JP2018168236A - フタロシアニン顔料、カラーフィルタ用着色組成物及びカラーフィルタ - Google Patents

フタロシアニン顔料、カラーフィルタ用着色組成物及びカラーフィルタ Download PDF

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孝仁 古澤
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太郎 室星
西田 和史
Kazufumi Nishida
和史 西田
北村 健一
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健一 北村
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Yuichi Yamamoto
裕一 山本
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Atsushi Izumi
敦 和泉
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Abstract

【課題】
本発明の目的は、ディスプレイの潮流の変化によって必要となった低温硬化が必要なカラーフィルタの製造において、色特性(明度)とコントラスト比及び堅牢性(耐熱性、耐溶剤性)との両立を達成した着色剤としてのフタロシアニン顔料及びカラーフィルタを提供することである。
【解決手段】
上記課題は、一般式(1)で表され、かつCuKα線によるX線回折パターンが、ブラック角2θ(±0.2)=14.0°、27.1°にピークを有し、27.1°の回折強度をH1、23.9°の回折強度をH2としたときの強度比(H2/H1)が0.45以下であるフタロシアニン顔料によって解決される。
【選択図】図1

Description

本発明の実施形態は、新規なフタロシアニン顔料に関する。また、別の実施形態は、上記フタロシアニン顔料を含むカラーフィルタ用着色組成物、及び上記着色組成物から形成されるカラーフィルタに関する。上記カラーフィルタは、カラー液晶表示装置、有機EL表示装置、カラー撮像管素子等に好適に用いることができる。
特許文献1には、着色剤として、ハロゲン分布幅を有し、かつ、本願とは異なるX線回折パターンを有するアルミフタロシアニン顔料が提案されている。しかしながら、上記アルミフタロシアニン顔料は、近年低温硬化が求められるカラーフィルタ用途において、耐熱性、耐溶剤性等が不十分であった。また、低温硬化では分光形状が適さず、明度やコントラスト等の色特性を十分に発揮できなかった。
国際公開第2016/125806号
本発明が解決しようとする課題は、上記のようなディスプレイの潮流の変化によって必要となった低温硬化が必要なカラーフィルタの製造において、色特性(明度)とコントラスト比及び堅牢性(耐熱性、耐溶剤性)との両立を達成した着色剤としてのフタロシアニン顔料及びカラーフィルタを提供することである。
すなわち本発明は、下記一般式(1)で表されるフタロシアニン顔料であって、かつCuKα線によるX線回折パターンが、ブラック角2θ(±0.2)=14.0°、27.1°にピークを有し、27.1°の回折強度をH1、23.9°の回折強度をH2としたときの強度比(H2/H1)が0.45以下であるフタロシアニン顔料に関する。
[一般式(1)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)Rを表す。R及びR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。]
また本発明は、Xが、塩素原子又は臭素原子である上記フタロシアニン顔料に関する。
また本発明は、Yが、−OP(=O)(OCである上記フタロシアニン顔料に関する。
また本発明は、着色剤、バインダー樹脂及び有機溶剤を含むカラーフィルタ用着色組成物であって、着色剤が、上記フタロシアニン顔料を含むカラーフィルタ用着色組成物に関する。
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選ばれる少なくとも1種を含有する上記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、上記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、一般式(1)で表されるフタロシアニン顔料によって、低温硬化が必要なカラーフィルタの製造において、色特性(明度)とコントラスト比だけでなく、耐熱性と耐溶剤にも優れる着色剤として有用なフタロシアニン顔料及びそれを用いた高品質のカラーフィルタを提供することである。
図1は、実施例1で製造したフタロシアニン顔料A−1のCuKα線によるX線回折パターンである。 図2は、実施例14で製造したフタロシアニン顔料A−14のCuKα線によるX線回折パターンである。 図3は、実施例1で製造したフタロシアニン顔料A−1のCuKα線によるX線回折パターンを例にとって、H1及びH2の計算方法を図で示したものである。
以下、本発明について詳細に説明する。本明細書中、「(メタ)アクリロイル」、「(メタ)アクリル」、「(メタ)アクリル酸」、「(メタ)アクリレート」、又は「(メタ)アクリルアミド」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」、「アクリレート及び/又はメタクリレート」、又は「アクリルアミド及び/又はメタクリルアミド」を表す。また、本明細書中、「C.I.」は、カラーインデクッス(C.I.)を意味する。
<一般式(1)で表されるフタロシアニン顔料>
本発明のフタロシアニン顔料は、下記一般式(1)で表されるフタロシアニン顔料であって、かつCuKα線によるX線回折パターンが、ブラック角2θ(±0.2)=14.0°、27.1°にピークを有し、27.1°の回折強度をH1、23.9°の回折強度をH2としたときのピーク強度比(H2/H1)が0.45以下である。
[一般式(1)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)Rを表す。R及びR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。]
一般式(1)において「ハロゲン」としては、フッ素、臭素、塩素、ヨウ素が挙げられ、2種以上を併用してもよい。中でも、臭素及び塩素が好ましい。
一般式(1)で表されるフタロシアニン顔料におけるXで表されるハロゲン原子の置換数の平均値が6〜15である場合、所望とする各種特性を得ることが容易となる。ハロゲン原子の置換基数の平均値は、堅牢性の観点から7〜15が好ましく、色相、堅牢性の観点から8〜15がより好ましい。
また、ハロゲン分布幅は、4以上であり、4〜9が好ましく、5〜8がより好ましい。ハロゲン分布幅が4以上の場合、フタロシアニン分子同士の会合や凝集が著しく抑制される傾向がある。そのため、ハロゲン分布幅が上記範囲内である場合、分子同士の会合や凝集に起因する、粒径の増大及びコントラスト低下の抑制に大きく寄与し、所望とする各種特性を得ることが容易となる。ここで「ハロゲン分布幅」とは、一般式(1)で表される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、ハロゲン置換個数に応じた各成分のアルミフタロシアニンの分子量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。また、使用するハロゲン原子の種類は、上記の置換数の平均数及び分布幅の範囲内であれば、2種以上併用してもよい。この場合、特に、臭素及び塩素を併用することが、好ましい。
及びR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、べンジル基、4−メチルべンジル基、4−tert−ブチルべンジル基、4−メトキシべンジル基、4−ニトロべンジル基、2,4−ジクロロべンジル基等が挙げられる。
及びR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。
及びR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。
及びR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。
一実施形態として、一般式(1)で表されるフタロシアニン顔料の中でも、堅牢性や色特性の観点から、R及びR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い。R及びR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い。R及びR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。
一般式(1)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(1)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。
本発明のフタロシアニン顔料の好ましい一実施形態として、一般式(1)におけるXが、塩素原子又は臭素原子であることが好ましく、臭素原子であることが最も好ましい。更にYが、−OP(=O)(OCである化合物が本発明のフタロシアニン顔料の好ましい一実施形態として挙げられる。
(X線回折パターンの強度比)
本発明のフタロシアニン顔料は、下記一般式(1)で表されるフタロシアニン顔料であって、かつCuKα線によるX線回折パターンが、ブラック角2θ(±0.2)=14.0°、27.1°にピークを有し、27.1°の回折強度をH1、23.9°の回折強度をH2としたときの強度比(H2/H1)が0.45以下であるフタロシアニン顔料であるが、H1及びH2は下記のように求められる。
X線回折パターンは測定はX線源をCuKαとし、サンプリング幅:0.02°、測定範囲:3.0°から35.0°で測定を行う。測定装置、線源の電圧及び電流、スキャン速度はノイズに対して十分な強度で回折パターンを得ることができるものであれば特に指定されないが、本特許では装置としてRigaku MiniFlexII((株)リガク社製)、線源の電圧は30kV、電流15mA、スキャン速度2.0°/分の条件で測定を行った。
上記条件で測定を行った回折パターンをもとに、H1及びH2は、図3で示されるように下記のように計算される。まずバックグラウンド除去前ピーク強度H3及びH4を求めた。27.1°±0.2°の範囲の極大強度を示す2θをピーク位置Aと定義する。ピーク強度H3はA±0.05の範囲の測定点すべての強度を単純平均することで得られる。強度H4は23.9°±0.05の範囲の測定点すべての強度を単純平均することで得られる。
また、19.5〜19.7°の範囲の回折強度の平均値をバックグラウンド直線の左端Cとし、29.4〜29.6°の範囲の回折強度の平均値をバックグラウンド直線の右端Dとし、CとDを結ぶ直線をバックグラウンド直線とした。バックグラウンド直線と、Aから2θ軸に下ろした垂線との交点をEとした。またバックグラウンド直線と、2θ=23.9°の直線との交点をFとした。Eの位置の回折強度をH5とし、Fの位置の回折強度をH6とした。H1はH3からバックグラウンドに相当するH5を減算した値H3−H5として計算し、H2はH4からバックグラウンドに相当するH6を減算した値H4−H6として計算した。
本発明のフタロシアニン顔料は上記で計算されるH2とH1との比(H2/H1)が0.45以下であるフタロシアニン顔料である。本発明のフタロシアニン顔料は27.1°±0.2°と14.0°±0.2に強い回折ピークを有する一方、23.9°付近には本質的には十分な結晶性のピークを有しないものである。本特許の化合物(1)が結晶性が弱くアモルファス状であるとき22°〜26°付近にブロードなパターンを有する。また図2でも読み取れるように、本特許の顔料は結晶性が高い場合には23.2°や24.3°付近にも弱いピークが観察される。そのため本特許のフタロシアニン顔料はX線回折のパターンとしては23.9°付近にブロードなパターンとして強度を持つが、本質的には23.9°に結晶性のピークを有さないものである。特許文献1では14.0°、23.9°、27.1°にピークを有する顔料が開示されているが、本特許のフタロシアニン顔料とはその点で本質的な差異があるものである。また本特許のフタロシアニン顔料はH2/H1の比は0.35以下であることが好ましい。
<フタロシアニン顔料の製造方法>
本発明の一般式(1)で表されるフタロシアニン顔料は、一般式(2)で表されるフタロシアニン化合物をハロゲン化した一般式(3)で表されるフタロシアニン顔料を出発原料とする。一般式(3)で表されるフタロシアニン顔料と、ZP(=O)R (但し、ZはOH又はClである)で表される酸性化合物とを反応させることで、所望とする置換基を有するフタロシアニン顔料を得ることができる。上記酸性化合物におけるR〜Rは、一般式(1)におけるR〜Rとそれぞれ同義である。
一般式(2)
一般式(3)
[一般式(2)及び(3)中、Yは、ハロゲン原子又は水酸基を表す。Yは、水酸基を表す。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。)
一般式(2)で表されるフタロシアニン化合物のハロゲン化は、例えば“The Phthalocyanines Volume II Manufacture and Applications”(CRC Press,Inc.、1983年)等に記載されているクロルスルホン酸法、溶融法等の方法で製造することができる。
クロルスルホン酸法としては、一般式(2)で表されるフタロシアニン化合物を、クロロスルホン酸、硫酸等の硫黄酸化物系の溶媒に溶解し、これにハロゲン化剤を仕込みハロゲン化する方法が挙げられる。この際の反応は、温度20〜120℃で行うのが好ましく、1〜10時間の範囲で行うのが好ましい。
溶融法としては、例えば、特開昭51−64534号公報(米国特許第4077974号明細書)にある様に、塩化アルミニウム、臭化アルミニウムの様なハロゲン化アルミニウム、四塩化チタンの様なハロゲン化チタン、塩化ナトリウム、臭化ナトリウム等の様なアルカリ金属ハロゲン化物又はアルカリ土類金属ハロゲン化物〔以下、アルカリ(土類)金属ハロゲン化物という〕、塩化チオニル等、各種ハロゲン化剤の一種又は二種以上の混合物からなる10〜170℃程度の溶融物中で、一般式(2)で表されるフタロシアニンをハロゲン化する方法が挙げられる。
ハロゲン化に用いられるハロゲン化剤とは、フッ素化剤、塩素化剤、臭素化剤及びヨウ素化剤を意味する。例えば、フッ素化剤としては、フルオロキシトリフルオロメタン、フッ化硫酸セシウム、アセチルハイポフルオライト、N−フルオロスルホンアミド、ジエチルアミノサルファトリフルオリド、N−フルオロピリジニウム塩などが挙げられる。
塩素化剤としては、塩素(Cl)、N−クロロスクシンイミド、スルフリルクロライド、トリクロロイソシアヌル酸、ジクロロイソシアヌル酸ナトリウム、2,3,4,5,6,6−ヘキサクロロ−2,4−シクロヘキサジエノン、2,3,4,4,5,6−ヘキサクロロ−2,5−シクロヘキサジエノン、N−クロロトリエチルアンモニウムクロライド、ベンゼンセレネニルクロライドなどが挙げられる。
臭素化剤としては、臭素(Br)、N−ブロモスクシンイミド、硫酸銀−臭素、テトラメチルアンモニウムトリブロマイド、トリフルオロアセチルハイポブロマイト、ジブロモイソシアヌル酸、2,4,4,6−テトラブロモシクロヘキサ−2,5−ジエンオン、臭化水素−ジメチルスルホキシド、N−ブロモスクシンイミド−ジメチルホルムアミド、2,4−ジアミノー1,3−チアゾールハイドロトリブロマイド、1,3−ジブロモ−5,5−ジメチルヒダントインなどが挙げられる。
ヨウ素化剤としては、ヨウ素(I)、1,3−ジヨード−5,5−ジメチルヒダントイン、トリフルオロアセチルハイポヨーダイト、ヨウ素−過ヨウ素酸、エチレンヨードクロライド、N−ヨードスクシンイミドなどが挙げられる。
また、一般式(3)で表されるフタロシアニンと上記酸性化合物との反応は、例えば、有機溶媒中で混合撹拌することで進行させることができる。次いで、上記有機溶剤を除去することによって、一般式(1)のフタロシアニン顔料を得ることができる。
フタロシアニン顔料の製造の際に用いられる有機溶媒としては、例えば、以下が挙げられる。
メタノール、エタノール、イソプロパノール、t−ブタノールに代表される一価のアルコール系溶媒、
エチレングリコール、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、ポリエチレングリコール、チオジグリコール、ジチオジグリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、1,2,6−ヘキサントリオール、アセチレングリコール誘導体、グリセリン、もしくはトリメチロールプロパン等に代表される多価アルコール系溶媒、
1−メチル−2−ピロリジノン、1,3−ジメチル−2−イミダゾリジノン、2−ピロリジノン、ε−カプロラクタム、ホルムアミド、N−メチルホルムアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、アセトアミド、N−メチルアセトアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルプロパンアミド、ヘキサメチルホスホリックトリアミド、尿素、もしくはテトラメチル尿素等のようなアミド系溶媒、
その他、エチレングリコールモノメチル(又はエチル)エーテル、ジエチレングリコールモノメチル(又はエチル)エーテル、もしくはトリエチレングリコールモノエチル(又はブチル)エーテル等の多価アルコールの低級モノアルキルエーテル系溶媒、
エチレングリコールジメチルエーテル(モノグライム)、ジエチレングリコールジメチルエーテル(ジグライム)、もしくはトリエチレングリコールジメチルエーテル(トリグライム)等のポリエーテル系溶媒、
スルホラン、ジメチルスルホキシド、もしくは3−スルホレン等の含イオウ系溶媒、
ジアセトンアルコール、ジエタノールアミン等の多官能系溶媒、
酢酸、マレイン酸、ドコサヘキサエン酸、トリクロロ酢酸、もしくはトリフルオロ酢酸等のカルボン酸系溶媒、
メタンスルホン酸、もしくはトリフルオロスルホン酸等のスルホン酸系溶媒、
ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素系溶媒等。
一実施形態において、リン酸ジフェニルの溶解が良好であることから、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール等の一価のアルコール系溶媒や、ジメチルスルホキシド、N,N−ジメチルホルムアミド、1−メチル−2−ピロリジノン等の非プロトン性極性溶媒を用いることが好ましい。これらの有機溶媒は、単独で、若しくは2種以上を混合して用いることができる。
反応終了後に有機溶媒を除去する方法としては、業界公知の方法を用いることができる。一実施形態として、吸引濾過又は加圧濾過を行った後、使用した有機溶媒と相溶性があり、かつ低沸点の有機溶媒で洗浄した後、乾燥除去することが望ましい。また、水溶性有機溶媒の場合には、水と混合した後、水洗により除去することが望ましい。
本発明のフタロシアニン顔料は、上記のとおり一般式(1)の化合物を製造した後、所望の結晶形に調製することで製造することができる。所望の結晶型に調製する方法としては、ソルベントソルトミリング法に代表される、顔料に応力を加えながら顔料化する方法が挙げられるが、本発明のフタロシアニン顔料はその製法に限定されない。
ソルベントソルトミリング法とは、顔料と水溶性無機塩と水溶性有機溶媒との混合物を、ニーダー、2本ロールミル、3本ロールミル、ボールミル、アトライター、サンドミル等の混練機を用いて、加熱しながら機械的に混練した後、水洗により水溶性無機塩と水溶性有機溶媒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粒子が破砕される。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。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、フタロシアニン顔料の全重量を基準(100重量%)として、50〜2000重量%用いることが好ましく、300〜1000重量%用いることが最も好ましい。
水溶性有機溶媒は、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、溶媒が蒸発し易い状態になるため、安全性の点から、沸点120℃以上の高沸点のものが好ましい。そのような水溶性有機溶媒としては、例えば、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、エチレングリコール、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、トリエチレングリコール、オクタンジオール、2−エチル‐1,3−ヘキサンジオール−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、トリアセチン、液状のポリプロピレングリコール等が用いられる。これら水溶性有機溶媒は、フタロシアニン顔料の全重量を基準(100重量%)として、好ましくは5〜1000重量%、より好ましくは50〜500重量%の範囲で用いる。
ソルベントソルトミリングは20℃〜160℃の温度で実施することができるが、低温でソルベントソルトミリングを行うと顔料が非晶質化し、H2/H1の値が大きくなり本発明で得たい品位を発現しなくなるため、本発明のフタロシアニン顔料を製造するためには、45℃以上の温度で実施することが好ましい、更に顔料としての品位を良好なものとするためには、50℃〜130℃でソルベントソルトミリングを行うことがより好ましい。
ソルベント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。ここで、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、かつ上記水溶性有機溶媒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、フタロシアニン顔料の全重量を基準(100重量%)として、2〜200重量%の範囲であることが好ましい。
本発明のフタロシアニン顔料は、その使用用途に合わせて、2種類以上のフタロシアニン顔料を併用してもよい。この場合、別々に製造したフタロシアニン顔料同士を混合して使用しても良い。あるいは、同時に2種類以上のフタロシアニン顔料を合成又は微細化することによって製造したものを使用しても良い。
本発明のフタロシアニン顔料を製造するのに、前もって一般式(1)の化合物を合成した後に顔料化によって所望の結晶形に調製してもよいが、原料物質である一般式(3)の化合物とZP(=O)R(但し、ZはOH又はClである)であらわされる化合物を反応させながら所望の結晶形に調製してもよい。
<着色組成物>
本発明の着色組成物は、着色剤、バインダー樹脂及び有機溶剤を含有し、着色剤として本発明のフタロシアニン顔料を含有することを特徴とする。一実施形態において、着色組成物は、着色剤として使用する本発明のフタロシアニン顔料に由来する緑色の色味を有する。本発明の着色組成物は、色度調整等のために、本発明のフタロシアニン顔料による効果を損なわない範囲で、その他の着色剤を含んでもよい。その他の着色剤としては、緑色色素及び黄色色素からなる群から選ばれることが好ましい。
<その他着色剤>
(緑色色素)
本発明の一実施形態において、着色組成物は、さらに色度調整するために、本発明の効果を損なわない範囲で、本発明のフタロシアニン顔料以外の緑色色素を含有してもよい。緑色色素としては、特に制限はないが、一般的には、緑色顔料又は緑色染料が挙げられる。
緑色顔料としては、例えばC.I.ピグメント グリーン1、2、4、7、8、10、13、14、15、17、18、19、26、36、37、45、48、50、51、54、55、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、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。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 グリーン7、36、58である。
緑色染料としては、C.I.ソルベントグリーン1、4、5、7、34、35等のC.I.ソルベント染料、C.I.アシッドグリーン1、3、5、9、16、50、58、63、65、80、104、105、106、109等のC.I.アシッド染料、C.I.ダイレクトグリーン25、27、31、32、34、37、63、65、66、67、68、69、72、77、79、82等のC.I.ダイレクト染料、C.I.モーダントグリーン1、3、4、5、10、15、26、29、33、34、35、41、43、53等のC.I.モーダント染料などが挙げられる。緑色色素としては、C.I.ピグメント グリーン7、36及び58からなる群より選ばれた少なくとも1種であることが好ましい。
(黄色色素)
本発明の着色組成物は、さらに色度調整するために、本発明の効果を損なわない範囲で黄色色素を含有してもよい。黄色色素としては、特に制限はないが、一般的には、黄色顔料又は黄色染料が挙げられる。
黄色顔料としては、有機又は無機の顔料を、単独で又は2種類以上混合して用いることができ、発色性が高く、且つ耐熱性の高い顔料、特に耐熱分解性の高い顔料が好ましく、通常は有機顔料が用いられる。有機顔料としては、一般に市販されているものを用いることができ、所望とするフィルタセグメントの色相に応じて、天然色素、無機顔料を併用することができる。
以下に、上記着色組成物に使用可能な黄色有機顔料の具体例を示す。黄色顔料としては、C.I.ピグメント イエロー1、2、3、4、5、6、10、12、13、14、15、16、17、18、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、93、94、95、97、98、100、101、104、106、108、109、110、113、114、115、116、117、118、119、120、123、126、127、128、129、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、192、193、194、196、198、199、213、214、特許第4993026号公報に記載のキノフタロン系顔料等の黄色顔料を用いることができる。特にフィルタセグメントの耐熱性、耐光性、及び明度の観点から、黄色色素としては、C.I.ピグメント イエロー138、139、150及び185からなる群より選ばれた少なくとも1種であることが好ましい。
黄色染料としては、アゾ染料、アゾ金属錯塩染料、アントラキノン染料、インジゴ染料、チオインジゴ染料、フタロシアニン染料、ジフェニルメタン染料、トリフェニルメタン染料、キサンテン染料、チアジン染料、カチオン染料、シアニン染料、ニトロ染料、キノリン染料、ナフトキノン染料、オキサジン染料が挙げられる。
したがって、黄色染料の具体例としては、C.I.アシッド イエロー2、3、4、5、6、7、8、9、9:1、10、11、11:1、12、13、14、15、16、17、17:1、18、20、21、22、23、25、26、27、29、30、31、33、34、36、38、39、40、40:1、41、42、42:1、43、44、46、48、51、53、55、56、60、63、65、66、67、68、69、72、76、82、83、84、86、87、90、94、105、115、117、122、127、131、132、136、141、142、143、144、145、146、149、153、159、166、168、169,172、174、175、178、180、183、187、188、189、190、191、192、199等が挙げられる。
また、C.I.ダイレクト イエロー1、2、4、5、12、13、15、20、24、25、26、32、33、34、35、41、42、44、44:1、45、46、48、49、50、51、61、66、67、69、70、71、72、73、74、81、84、86、90、91、92、95、107、110、117、118、119、120、121、126、127、129、132、133、134等も挙げられる。
また、C.I.ベーシック イエロー1、2、5、11、13、14、15、19、21、24、25、28、29、37、40、45、49、51、57、79、87、90、96、103、105、106等が挙げられる。
また、C.I.ソルベント イエロー2、3、4、7、8、10、11、12、13、14、15、16、18、19、21、22、25、27、28、29、30、32、33、34、40、42、43、44、45、47、48、56、62、64、68、69、71、72、73、77、79、81、82、83、85、88、89、90、93、94、98、104、107、114、116、117、124、130、131、133、135、138、141、143、145、146、147、157、160、162、163、167、172、174、175、176、177、179、181、182、183、184、185、186、187、188、190、191、192、194、195等も挙げられる。
また、C.I.ディスパーズ イエロー1、2、3、5、7、8、10、11、13、13、23、27、33、34、42、45、48、51、54、56、59、60、63、64、67、70、77、79、82、85、88、93、99、114、118、119、122、123、124、126、163、184、184:1、202、211、229、231、232、233、241、245、246、247、248、249、250、251等が挙げられる。
本発明のフタロシアニン顔料に、緑色色素を併用する場合には、明度と色相の観点から、緑色色素/本発明のフタロシアニン顔料の質量比が10/90〜70/30の範囲が好ましい。より好ましくは、20/80〜50/50の範囲であり、さらに好ましくは、20/80〜35/65の範囲である。
本発明のフタロシアニン顔料に黄色色素を併用する場合には、明度と色相の観点から、黄色色素/一般式(1)で表されるフタロシアニン顔料の質量比が70/20〜10/90の範囲が好ましい。より好ましくは、70/30〜25/75の範囲であり、さらに好ましくは、70/30〜35/65の範囲である。
(着色剤の微細化)
本発明の着色組成物に用いられる着色剤は、高い明度及び高いコントラストを得るため、必要に応じてソルトミリング処理等により、着色剤粒子の微細化を施すことにより、カラーフィルタ用着色剤として好適に使用することができる。着色剤の体積平均一次粒子径は、着色剤担体中への分散性を高めるために、10nm以上であることが好ましい。また、コントラストが高いフィルタセグメントを得るためには、80nm以下であることが好ましい。一実施形態において、より好ましくは20〜60nmの範囲であり、さらに好ましくは30〜50nmの範囲である。ソルトミリング処理とは、本発明のフタロシアニン顔料の製造方法の項で先に説明したソルベントソルトミリング法と同義である。
<バインダー樹脂>
バインダー樹脂は、顔料や色素などの着色剤、特に本発明のフタロシアニン顔料を分散するものであればよい。バインダー樹脂の具体例として、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等が挙げられる。
(熱可塑性樹脂)
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。
(熱硬化性樹脂)
バインダー樹脂に用いる熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジン変性フマル酸樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、カルド樹脂、及びフェノール樹脂等が挙げられる。
熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ化合物、ベンゾグアナミン化合物、ロジン変性マレイン酸化合物、ロジン変性フマル酸化合物、メラミン化合物、尿素化合物、カルド化合物、及びフェノール化合物といった、低分子化合物でもよく、本発明はこれに限定されるものではない。このような熱硬化性樹脂を含むことで、フィルタセグメントの焼成時に樹脂が反応し、塗膜の架橋密度を高め、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るという効果が得られる。これらの中でも、エポキシ樹脂、カルド樹脂、又はメラミン樹脂が好ましい。
着色組成物を使用してカラーフィルタを作製する場合、バインダー樹脂は、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。
また、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、10,000〜100,000の範囲が好ましく、より好ましくは10,000〜80,000の範囲である。また数平均分子量(Mn)は5,000〜50,000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。
バインダー樹脂は、成膜性及び諸耐性が良好なことから、着色剤の全質量100質量部に対し、樹脂固形分にて30質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、樹脂固形分にて500質量部以下の量で用いることが好ましい。一実施形態において、バインダー樹脂は、着色剤の全質量100質量部に対して、好ましくは50〜500質量部、より好ましくは100〜400質量部で使用する。
一実施形態において、着色組成物をアルカリ現像型の着色レジスト材の形態で用いる場合、現像性の観点から、酸性基含有エチレン性不飽和単量体を使用して調製されるアルカリ可溶性ビニル系樹脂をバインダー樹脂として用いることが好ましい。また、別の実施形態において、光感度の向上と耐溶剤の改善を目的に、感光性の着色組成物を構成してもよい。この場合、バインダー樹脂として、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ができる。以下、これらの実施形態についてより具体的に説明する。
バインダーとして好適に使用できる、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、水酸基、スルホン基等の酸性基を有するエチレン性不飽和単量体を用いて調製される単独重合体又は共重合体が挙げられる。上記ビニル系アルカリ可溶性樹脂の具体例として、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(メタ)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種の樹脂が好ましい。特に、酸性基を有する(メタ)アクリル樹脂は、耐熱性及び透明性が高いため、好適に用いられる。
上記樹脂を調製するために使用する、酸性基含有エチレン性不飽和モノマーにおける酸性基としては、カルボン酸、又は水酸基を有するものが好ましい。カルボキシル基を有するエチレン性不飽和モノマーの例として、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る。ヒドロキシル基を有するエチレン性不飽和モノマーの例として、例えば、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、グリセロールモノ(メタ)アクリレート、4−ヒドロキシビニルベンゼン、2−ヒドロキシー3−フェノキシプロピルアクリレート、又はこれらモノマーのカプロラクトン付加物(付加モル数は1〜5が好ましい)などが挙げられる。
一実施形態として、カラーフィルタ用の感光性着色組成物を構成する場合、顔料の分散性、浸透性、現像性、及び耐熱性の観点から、バインダー樹脂は、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と、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とのバランスが重量である。一実施形態において、顔料の分散性、浸透性、現像性、さらには耐久性の観点から、バインダー樹脂として、酸価が20〜300mgKOH/gの樹脂を用いることが好ましい。上記範囲内の酸価を有する樹脂を使用することによって、現像液に対する適度な溶解性が得られ、微細パターンを形成することが容易となる。
上述の観点から、上記酸性基含有エチレン性不飽和モノマーを重合して得たビニル系アルカリ可溶性樹脂は、酸価が20〜300mgKOH/gであり、重量平均分子量(Mw)が10000〜80000であることが好ましい。一実施形態において、上記樹脂は、メタクリル酸と、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートと、n−ブチルメタクリレート等のその他のモノマーとの共重合体であってよい。
別の実施形態として、カラーフィルタ用アルカリ現像型着色レジストとして感光性着色組成物を構成する場合、バインダー樹脂として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使用することが好ましく、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使用することが好ましい。バインダー樹脂として、側鎖にエチレン性不飽和二重結合を有する上記樹脂を用いた場合、レジストを塗布した後の塗膜異物が発生せず、レジスト材中の着色剤の安定性が改善される傾向がある。側鎖にエチレン性不飽和二重結合を有さない直鎖状の上記樹脂を用いた場合は、樹脂と着色剤とが混在する液中で、着色剤は樹脂にトラップされにくく自由度を持っていることで着色剤成分が凝集及び析出しやすい。これに対し、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用いた場合は、樹脂と着色剤とが混在する液中で着色剤が樹脂にトラップされ易くなる。そのため、耐溶剤性試験において、色素が溶出しにくく、着色剤成分が凝集及び析出しにくくなる。また、活性エネルギー線で露光して膜を形成する際に、樹脂が3次元架橋されることで着色剤分子が固定され、その後の現像工程で溶剤が除去されても着色剤成分が凝集及び析出しにくくなると推定される。
上記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(a)や(b)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(a)]
方法(a)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るか、又は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ることによって、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(a)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(b)]
方法(b)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。
<有機溶剤>
本発明の着色組成物には、着色剤をモノマー及び樹脂などに充分に溶解させ、さらにガラス基板等の基板上に乾燥膜厚が0.2〜5μmとなるように塗布することで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。
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、1,2,3−トリクロロプロパン、1,3−ブタンジオール、1,3−ブチレングリコール、1,3−ブチレングリコールジアセテート、1,4−ジオキサン、2−ヘプタノン、2−メチル−1,3−プロパンジオール、3,5,5−トリメチル−2−シクロヘキセン−1−オン、3,3,5−トリメチルシクロヘキサノン、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−メチル−1,3−ブタンジオール、3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノール、3−メトキシ−3−メチルブチルアセテート、3−メトキシブタノール、3−メトキシブチルアセテート、4−ヘプタノン、m−キシレン、m−ジエチルベンゼン、m−ジクロロベンゼン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、n−ブチルアルコール、n−ブチルベンゼン、n−プロピルアセテート、o−キシレン、o−クロロトルエン、o−ジエチルベンゼン、o−ジクロロベンゼン、p−クロロトルエン、p−ジエチルベンゼン、sec−ブチルベンゼン、tert−ブチルベンゼン、γ−ブチロラクトン、イソブチルアルコール、及びイソホロンが挙げられる。
さらに、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。これらの有機溶剤は、1種を単独で、若しくは2種以上を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フィルタセグメントを形成できることから、着色剤の全質量100質量部に対し、500〜4000質量部の量で用いることが好ましい。一実施形態において、有機溶剤は、着色剤の全質量100質量部に対し、より好ましくは500〜2000質量部の、さらに好ましくは500〜1000質量部の量で使用する。
<着色組成物の製造方法>
本発明の着色組成物は、本発明のフタロシアニン顔料を含む着色剤を、前記バインダー樹脂と、必要に応じて溶剤とからなる着色剤担体中に、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、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。また、本発明のフタロシアニン顔料の溶解性が高い場合、具体的には使用する有機溶剤への溶解性が高く、攪拌により溶解し、かつ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、本発明の着色組成物は、顔料、本発明のフタロシアニン顔料及びその他の着色剤等を別々に、バインダー樹脂等の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。
[分散助剤]
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。
(色素誘導体)
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あげられる。例えば、特開昭63−305173号公報、特公昭57−15620号公報、特公昭59−40172号公報、特公昭63−17102号公報、特公平5−9469号公報等に記載されているものを使用でき、これらは単独又は2種類以上を混合して用いることができる。
色素誘導体の配合量は、分散性向上の点から、着色剤100質量部に対し、好ましくは0.5質量部以上、さらに好ましくは1質量部以上、最も好ましくは3質量部以上である。また、耐熱性、耐光性の観点から、上記配合量は、着色剤100質量部に対し、好ましくは40質量部以下、最も好ましくは35質量部以下である。
(樹脂型分散剤)
樹脂型分散剤は、着色剤に吸着する性質を有する顔料親和性部位と、着色剤担体と相溶性のある部位とを有し、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。
市販の樹脂型分散剤としては、以下が挙げられる。
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、170、171、174、180、181、182、183、184、185、190、2000、2001、2020、2025、2050、2070、2095、2150、2155、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、13000、13240、13650、13940、16000、17000、18000、20000、21000、24000、26000、27000、28000、31845、32000、32500、32550、33500、32600、34750、35100、36600、38500、41000、41090、53095、55000、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。
(界面活性剤)
界面活性剤としては、以下が挙げられる。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。
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。
樹脂型分散剤及び/又は界面活性剤を添加する場合、これらの配合量は、分散に対する効果の観点から、それぞれ着色剤100質量部に対して、好ましくは0.1〜55質量部、さらに好ましくは0.1〜45質量部である。
一実施形態として、バインダー樹脂等の着色剤担体への分散処理に先立ち、独立して着色剤を分散処理してもよい。すなわち、顔料の分散処理によって顔料分散体を調製した後に、着色剤として使用してもよい。
一実施形態において、本発明の着色組成物は、着色剤、バインダー樹脂、及び有機溶剤に、さらに光重合性単量体及び光重合開始剤の少なくとも一方を含んでもよい。このような実施形態の着色組成物は、カラーフィルタ用感光性着色組成物として好適に使用することができる。さらに、本発明の着色組成物は、上述の成分に加えて、増感剤、多官能チオール、アミン系化合物、レベリング剤、硬化剤、硬化促進剤、その他の添加剤成分を含有してもよい。以下、各成分について説明する。
<光重合開始剤>
本発明の着色組成物は、光重合開始剤を含有させることができる。光重合開始剤を使用する際の配合量は、本発明のフタロシアニン顔料100質量部に対し、5〜200質量部であることが好ましく、光硬化性の観点から10〜150質量部であることがより好ましい。
光重合開始剤としては、従来公知の重合開始剤を用いることが可能である。具体的には、以下が挙げられる。
ジエトキシアセトフェノン、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、ベンジルメチルケタール、4−(2−ヒドロキシエトキシ)フェニル−(2−ヒドロキシ−2−プロピル)ケトン、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−モルホリノプロパン−1−オン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルホリノフェニル)ブタン、オリゴ[2−ヒドロキシ−2−メチル−1−[4−(1−メチルビニル)フェニル]プロパノン]、2−ヒドロキシ−1−[4−[4−(2−ヒドロキシ−2−メチルプロピオニル)ベンジル]フェニル]−2−メチルプロパン−1−オン等のアセトフェノン類;
ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル等のベンゾイン類;
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、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等のホスフィン類;
その他フェニルグリオキシリックメチルエステル等。
より具体的には、イルガキュアー651、イルガキュアー184、ダロキュアー1173、イルガキュアー500、イルガキュアー1000、イルガキュアー2959、イルガキュアー907、イルガキュアー369、イルガキュアー379、イルガキュアー1700、イルガキュアー149、イルガキュアー1800、イルガキュアー1850、イルガキュアー819、イルガキュアー784、イルガキュアー261、イルガキュアーOXE−01、イルガキュアーOXE−02(BASF社)、アデカオプトマーN1717、アデカオプトマーN1919、アデカアークルズNCI−831(ADEKA社)、及びEsacure1001M(Lamberti社)が挙げられる。
その他、特公昭59−1281号公報、特公昭61−9621号公報ならびに特開昭60−60104号公報記載のトリアジン誘導体、特開昭59−1504号公報ならびに特開昭61−243807号公報記載の有機過酸化物、特公昭43−23684号公報、特公昭44−6413号公報、特公昭47−1604号公報ならびにUSP第3567453号明細書記載のジアゾニウム化合物公報、USP第2848328号明細書、USP第2852379号明細書ならびにUSP第2940853号明細書記載の有機アジド化合物、特公昭36−22062号公報、特公昭37−13109号公報、特公昭38−18015号公報ならびに特公昭45−9610号公報記載のオルト−キノンジアジド類、特公昭55−39162号公報、特開昭59−140203号公報ならびに「マクロモレキュルス(MACROMOLECULES)」、第10巻、第1307頁(1977年)記載のヨードニウム化合物をはじめとする各種オニウム化合物、特開昭59−142205号公報記載のアゾ化合物が挙げられる。
さらに、特開平1−54440号公報、ヨーロッパ特許第109851号明細書、ヨーロッパ特許第126712号明細書、「ジャーナル・オブ・イメージング・サイエンス(J.IMAG.SCI.)」、第30巻、第174頁(1986年)記載の金属アレン錯体、特開昭61−151197号公報記載のチタノセン類、「コーディネーション・ケミストリー・レビュー(COORDINATION CHEMISTRY REVIEW)」、第84巻、第85〜第277頁(1988年)ならびに特開平2−182701号公報記載のルテニウム等の遷移金属を含有する遷移金属錯体、特開平3−209477号公報記載のアルミナート錯体、特開平2−157760号公報記載のホウ酸塩化合物、特開昭55−127550号公報ならびに特開昭60−202437号公報記載の2,4,5−トリアリールイミダゾール二量体、四臭化炭素や特開昭59−107344号公報記載の有機ハロゲン化合物、特開平5−255347号公報記載のスルホニウム錯体又はオキソスルホニウム錯体、特開昭54−99185号公報、特開昭63−264560号公報ならびに特開平10−29977記載のアミノケトン化合物、特開2001−264530号公報、特開2001−261761号公報、特開2000−80068号公報、特開2001−233842号公報、特表2004−534797号公報、特開2006−342166、特開2008−094770、特開2009−40762、特開2010−15025、特開2010−189279、特開2010−189280公報、特表2010−526846、特表2010−527338、特表2010−527339、USP3558309号明細書(1971年)、USP4202697号明細書(1980年)ならびに特開昭61−24558号公報記載のオキシムエステル化合物等が挙げられる。
これらの光重合開始剤は1種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。一実施形態において、パターニング感度の観点からα-アミノアルキルフェノン系、又はオキシムエステル系の化合物を使用することが好ましい。例えば、先に例示のイルガキュアー907、イルガキュアー369、イルガキュアー379、イルガキュアーOXE−01、イルガキュアーOXE−02(BASF社製)、及びアデカオプトマーN1919(ADEKA社製)からなる群から選択される少なくとも1種を使用することができる。
<光重合性単量体>
本発明の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、これらを単独で、又は2種以上混合して用いることができる。より具体的には、光重合体単量体は、分子内に光重合性基を1以上有する化合物であり、その分子量は、代表的に1000以下である。
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、ポリエチレングリコールジ(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、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、エポキシ(メタ)アクリレート、EO変性ビスフェノールAジ(メタ)アクリレート、1,4−ブタンジオールジ(メタ)アクリレート、ジエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジ(メタ)アクリレート、ポリエステル(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、トリス(アクリロキシエチル)イソシアヌレート、トリス(メタクリロキシエチル)イソシアヌレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、カプロラクトン変性ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラ(メタ)アクリレート、エポキシアクリレート、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、本発明の効果はこれらに限定されるものではない。
また、光重合性単量体は酸基を含有してもよい。例えば、多価アルコールと(メタ)アクリル酸との遊離水酸基含有ポリ(メタ)アクリレート類と、ジカルボン酸類とのエステル化物;多価カルボン酸と、モノヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート類とのエステル化物等を挙げることができる。具体例としては、トリメチロールプロパンジアクリレート、トリメチロールプロパンジメタクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタメタクリレート等のモノヒドロキシオリゴアクリレート又はモノヒドロキシオリゴメタクリレート類と、マロン酸、コハク酸、グルタル酸、テレフタル酸等のジカルボン酸類との遊離カルボキシル基含有モノエステル化物;プロパン−1,2,3−トリカルボン酸(トリカルバリル酸)、ブタン−1,2,4−トリカルボン酸、ベンゼン−1,2,3−トリカルボン酸、ベンゼン−1,3,4−トリカルボン酸、ベンゼン−1,3,5−トリカルボン酸等のトリカルボン酸類と、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシエチルメタクリレート、2−ヒドロキシプロピルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート等のモノヒドロキシモノアクリレート又はモノヒドロキシモノメタクリレート類との遊離カルボキシル基含有オリゴエステル化物等が挙げられるが、本発明の効果はこれらに限定されるものではない。
一実施形態において、パターニング感度、ガラス基板への密着性の観点から、1分子内に光重合性基を複数有する多官能モノマーを使用することが好ましい。多官能モノマーとしては、1分子あたり3個から6個の光重合性基を有するものが望ましい。中でも、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレートを使用することが好ましい。例えば、東亞合成社製の商品名「アロニックスM−402」、新中村化学工業社製「A−DPH」を使用することができる。
光重合性単量体の含有量は、光硬化性及び現像性の観点から、着色剤100質量部に対して、好ましくは10〜300質量部であり、より好ましくは10〜200質量部であり、さらに好ましくは20〜100質量部の量で用いる。
<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、ベンゾフェノン誘導体、カルコン誘導体やジベンザルアセトン等に代表される不飽和ケトン誘導体、ベンジルやカンファーキノンなどに代表される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等を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。
さらに具体例には、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、「特殊機能材料」(1986年、シーエムシー)に記載の色素及び増感剤が挙げられる。しかし、これらに限定されるものではなく、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色素や増感剤を使用してもよい。これらは必要に応じて任意の比率で二種以上用いてもかまわない。先に例示した増感剤の中で、チオキサントン誘導体としては、2,4−ジエチルチオキサントン、2−クロロチオキサントン、2,4−ジクロロチオキサントン、2−イソプロピルチオキサントン、4−イソプロピルチオキサントン、1−クロロ−4−プロポキシチオキサントン等を挙げることができる。ベンゾフェノン類としては、ベンゾフェノン、4−メチルベンゾフェノン、2,4,6−トリメチルベンゾフェノン、4,4'−ジメチルベンゾフェノン、4,4'−ジメトキシベンゾフェノン、4,4'−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン等を挙げることができる。クマリン類としては、クマリン1、クマリン338、クマリン102等を挙げることができる。ケトクマリン類としては、3,3'−カルボニルビス(7−ジエチルアミノクマリン)等を挙げることができる。但し、これらに限定されるものではない。
増感剤は、必要に応じて任意の比率で2種以上用いても構わない。増感剤を使用する際の配合量は、着色感光性組成物中に含まれる光重合開始剤(E)の全質量100質量部に対し、3〜60質量部であることが好ましく、光硬化性の観点から5〜50質量部であることがより好ましい。一実施形態において、パターニング感度の観点から、ベンゾフェノン誘導体を使用することが好ましい。例えば、例えば、保土谷化学工業製の商品名「EAB−F」を使用することができる。
<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(5−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、着色組成物の全固形分の質量を基準(100質量%)として好ましくは0.1〜30質量%であり、より好ましくは1〜20質量%である。多官能チオールの含有量が0.1質量%未満では多官能チオールの添加効果が不充分であり、30質量%を超えると感度が高すぎて逆に解像度が低下する。
<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良くするため、レベリング剤を添加することが好ましい。レベリング剤としては、主鎖にポリエーテル構造又はポリエステル構造を有するジメチルシロキサンが好ましい。主鎖にポリエーテル構造を有するジメチルシロキサンの具体例としては、東レ・ダウコーニング社製FZ−2122、ビックケミー社製BYK−333などが挙げられる。主鎖にポリエステル構造を有するジメチルシロキサンの具体例としては、ビックケミー社製BYK−310、BYK−370などが挙げられる。主鎖にポリエーテル構造を有するジメチルシロキサンと、主鎖にポリエステル構造を有するジメチルシロキサンとは、併用することもできる。レベリング剤の含有量は、通常、着色組成物の合計100質量%中、0.003〜0.5質量%の割合で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とを有するいわゆる界面活性剤の一種である。より具体的には、親水基を有しながらも水に対する溶解性が小さく、かつ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することが好ましい。また、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、さらに、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ポリオキシエチレンオキサイド誘導体;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。前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。前記硬化促進剤の含有量としては、熱硬化性樹脂100質量部に対し、0.01〜15質量部が好ましい。
<その他の添加剤成分>
本発明の着色組成物には、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。
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、着色剤の全量100質量部に対し、0.1〜10質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−(5,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、β−(5,4−エポキシシクロヘキシル)メチルトリメトキシシラン、β−(5,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、β−(5,4−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の全量100質量部に対し、0.01〜10質量部、好ましくは0.05〜5質量部の量で用いることができる。
特に限定するものではないが、一実施形態において、着色組成物は、本発明のフタロシアニン顔料を含む着色剤と、バインダー樹脂と、有機溶剤とを含む。ここで、上記バインダー樹脂として、酸性基含有エチレン性不飽和モノマーを用いて調製したビニル系アルカリ可溶性樹脂を使用することが好ましい。別の実施形態において、着色組成物は、上記成分に加えて、さらに、光重合開始剤と、光重合性単量体とを含む。別の実施形態において、着色組成物は、上記成分に加えて、さらに増感剤を含む。これらの実施形態において、特に、バインダー樹脂として、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を使用し、光重合性単量体として1分子内に光重合性基を複数有する多官能モノマーを使用することが好ましい。ここで、上記バインダー樹脂として、酸性基を有する(メタ)アクリル系重合性モノマーと、その他の重合性モノマーとの共重合体を使用することがより好ましい。このような実施形態によれば、現像性、パターン感度、ガラス密着性に優れた着色組成物を得ることが容易となる。
<粗大粒子の除去>
本発明の着色組成物は、先に説明したように、各種分散手段を用いて各成分を微細に分散して製造することができる。一実施形態において、遠心分離、焼結フィルタ、メンブレンフィルタ等の手段を用いて、着色組成物中の、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。ここで、上記粗大粒子は、一次粒子が凝集した二次粒子状態を意味する。したがって、着色組成物は、実質的に0.5μm以上の二次粒子を含まないことが好ましい。一実施形態において、着色組成物中の粒子の粒径は、0.5μm未満であることが好ましく、0.3μm以下であることがより好ましい。
<カラーフィルタ>
本発明のカラーフィルタは、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。また、カラーフィルタは、さらに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、及び黄色フィルタセグメントを具備するものであってもよい。
カラーフィルタを構成する透明基板等の基材としては、ソーダ石灰ガラス、低アルカリ硼珪酸ガラス、無アルカリアルミノ硼珪酸ガラスなどのガラス板や、ポリカーボネート、ポリメタクリル酸メチル、ポリエチレンテレフタレートなどの樹脂板が用いられる。また、ガラス板や樹脂板の表面には、パネル化後の液晶駆動のために、酸化インジウム、酸化錫などからなる透明電極が形成されていてもよい。
<カラーフィルタの製造方法>
本発明のカラーフィルタは、上記着色組成物を使用し、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製も行うことができる。
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する。これと同様の操作を他色についても繰り返すことによって、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、上記着色レジスト材を塗布乾燥後、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、前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。
カラーフィルタは、シール剤を用いて対向基板と張り合わせ、シール部に設けられた注入口から液晶を注入したのち注入口を封止し、必要に応じて偏光膜や位相差膜を基板の外側に張り合わせることにより、液晶表示パネルが製造される。
かかる液晶表示パネルは、ツイステッド・ネマティック(TN)、スーパー・ツイステッド・ネマティック(STN)、イン・プレーン・スイッチング(IPS)、ヴァーティカリー・アライメント(VA)、オプティカリー・コンベンセンド・ベンド(OCB)等のカラーフィルタを使用してカラー化を行う液晶表示モードに使用することができる。
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、例中、「部」及び「%」は、「質量部」及び「質量%」をそれぞれ表す。
以下の実施例は、フタロシアニン顔料に関する。各実施例で製造した顔料の評価は以下のようにして行った。
<顔料の評価>
(フタロシアニンの同定)
フタロシアニンの同定は、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、並びに、元素分析装置(2400CHN元素分析装置、パーキン・エルマー社製)を用いて得られる炭素、水素及び窒素の比率と、理論値との一致により行った。
(ハロゲン原子の置換数の平均値)
ハロゲン原子の置換数の平均値は、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、ハロゲン原子の置換数の平均値に換算することで得た。
(顔料中のハロゲン分布幅)
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。
(X線回折スペクトルの測定)
得られた顔料又は顔料組成物について、下記条件でX線回折スペクトル測定を実施した。
装置:Rigaku MiniFlexII((株)リガク社製)
X線源:CuKα
サンプリング幅:0.02°
電圧:30kV
電流:15mA
測定範囲:3.0°から35.0°
スキャン速度:2.0°/分
(ピーク強度H1、H2の計算方法)
得られたX線回折スペクトルについて、下記条件でデータ処理を行うことで強度H1及びH2を求めた。まずバックグラウンド除去前ピーク強度H3及びH4を求めた。27.1°±0.2°の範囲の極大強度を示す2θをピーク位置Aと定義する。ピーク強度H3はA±0.05の範囲の測定点すべての強度を単純平均することで得られる。強度H4は23.9°±0.05の範囲の測定点すべての強度を単純平均することで得られる。また、 19.5〜19.7°の範囲の回折強度の平均値をバックグラウンド直線の左端Cとし、29.4〜29.6°の範囲の回折強度の平均値をバックグラウンド直線の右端Dとし、CとDを結ぶ直線をバックグラウンド直線とした。バックグラウンド直線と、Aから2θ軸に下ろした垂線との交点をEとした。またバックグラウンド直線と、2θ=23.9°の直線との交点をFとした。Eの位置の回折強度をH5とし、Fの位置の回折強度をH6とした。H1はH3からバックグラウンドに相当するH5を減算した値H3−H5として計算し、H2はH4からバックグラウンドに相当するH6を減算した値H4−H6として計算した。
<樹脂の評価>
(樹脂の重合平均分子量(Mw))
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。
(樹脂の酸価)
樹脂溶液0.5〜1.0部に、アセトン80ml及び水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。
<フタロシアニン顔料前駆体の製造>
(フタロシアニン顔料(Q−1)の製造)
反応容器中で、n−アミルアルコール1250部にフタロジニトリル225部と塩化アルミニウム無水物78部を混合攪拌した。これに、DBU(1,8−Diazabicyclo[5.4.0]undec−7−ene)266部を加え、昇温し、136℃で5時間還流した。攪拌したまま30℃まで冷却した反応溶液を、メタノール5000部、水10000部からなる混合溶媒中へ攪拌しながら注入し、青色のスラリーを得た。このスラリーを濾過し、メタノール2000部、水4000部からなる混合溶媒で洗浄し、乾燥して、135部のクロロアルミニウムフタロシアニン(下記化学式(4)参照)を得た。
得られたクロロアルミニウムフタロシアニンについて元素分析を行ったところ、計算値(C)66.85%、(H)2.80%、(N)19.49%に対して、実測値(C)66.7%、(H)3.0%、(N)19.2%であり、目的の化合物であることを同定した。
化学式(4)
次いで、反応容器中で、濃硫酸1500部に、上記クロロアルミニウムフタロシアニン100部を氷浴下にて加えた。その後、1,3−ジブロモ−5,5−ジメチルヒダントイン199部を徐々に加え、25℃で6時間撹拌を行った。続けて、この硫酸溶液を3℃の冷水9000部に注入し、生成した析出物をろ過、水洗、1%水酸化ナトリウム水溶液洗浄、水洗の順で処理を行い、乾燥して、165部のフタロシアニン顔料(P−1)を得た。得られたフタロシアニン顔料(P−1)について臭素置換数を算出したところ、平均8.4個であり、マススペクトラムからも同一の分子量に相当するピークを確認し、目的の化合物であることを同定した。また、ハロゲン分布幅は8であった。
反応容器に、1−メチル−2−ピロリジノン1000部、フタロシアニン顔料(P−1)100部、リン酸ジフェニル31部を加えた。85℃で、3時間反応させた後、水8000部中にこの溶液を注入した。反応生成物をろ過し、水16000部で洗浄後、減圧下60℃にて一昼夜乾燥させて、117部のフタロシアニン顔料(Q−1)を得た。
(フタロシアニン顔料(Q−2)の製造)
フタロシアニン顔料(P−1)の製造において、1,3−ジブロモ−5,5−ジメチルヒダントイン199部をN−ブロモスクシンイミド186部に変更した以外は、フタロシアニン顔料(Q−1)と同様にして143部のフタロシアニン顔料(P−2)を製造した。得られたフタロシアニン顔料(P−2)について臭素置換数を算出したところ、平均6.0個であり、マススペクトラムからも同一の分子量に相当するピークを確認し、目的の化合物であることを同定した。また、ハロゲン分布幅は5であった。
次に、フタロシアニン顔料(Q−1)の製造において、原料となるフタロシアニン顔料と酸性化合物の種類と仕込み量を表1に記載した条件に変更した以外は、フタロシアニン顔料(Q−1)と同様の操作を行い、フタロシアニン顔料(Q−2)を得た。
(フタロシアニン顔料(Q−3)の製造)
フタロシアニン顔料(P−1)の製造において、1,3−ジブロモ−5,5−ジメチルヒダントイン199部を1,3−ジブロモ−5,5−ジメチルヒダントイン249部に変更した以外は、フタロシアニン顔料(Q−1)と同様にして187部のフタロシアニン顔料(P−3)を製造した。得られたフタロシアニン顔料(P−3)について臭素置換数を算出したところ、平均10.1個であり、マススペクトラムからも同一の分子量に相当するピークを確認し、目的の化合物であることを同定した。また、ハロゲン分布幅は7であった。次に、フタロシアニン顔料(Q−1)の製造において、原料となるフタロシアニン顔料と酸性化合物の種類と仕込み量を表1に記載した条件に変更した以外は、フタロシアニン顔料(Q−1)と同様の操作を行い、フタロシアニン顔料(Q−3)を得た。
(フタロシアニン顔料(Q−4)の製造)
臭化アルミニウム406部、臭化ナトリウム94部及び臭化第二鉄10部を加温して溶融し、さらに140℃で、同様のクロロアルミニウムフタロシアニン100部を加えた。160℃に昇温して臭素178部を滴下した。水5000部に上記反応液を注入し、濾過、温水洗浄、1%塩酸水溶液洗浄、温水洗浄、1%水酸化ナトリウム水溶液洗浄、温水洗浄の順で処理をし、その後、乾燥して粗製臭素化アルミニウムフタロシアニン236部を得た。得られた粗製臭素化アルミニウムフタロシアニンを濃硫酸1900部に溶解し、50℃で3時間撹拌した。次いで、水12000部に撹拌しながら溶解液を注ぎ入れ、70℃に加熱して、濾過、温水洗浄、1%水酸化ナトリウム水溶液洗浄、温水洗浄、乾燥して224部のフタロシアニン顔料(P−4)を製造した。得られたフタロシアニン顔料(P−4)について臭素置換数を算出したところ、平均12.1個であり、マススペクトラムからも同一の分子量に相当するピークを確認し、目的の化合物であることを同定した。また、ハロゲン分布幅は9であった。次に、フタロシアニン顔料(Q−1)の製造において、原料となるフタロシアニン顔料と酸性化合物の種類と仕込み量を表1に記載した条件に変更した以外は、フタロシアニン顔料(Q−1)と同様の操作を行い、フタロシアニン顔料(Q−4)を得た。
(フタロシアニン顔料(Q−5)の製造)
フタロシアニン顔料(P−4)の製造において、臭素178部を臭素208部に変更した以外は、フタロシアニン顔料(Q−4)と同様にして255部のフタロシアニン顔料(P−5)を製造した。得られたフタロシアニン顔料(P−5)について臭素置換数を算出したところ、平均14.2個であり、マススペクトラムからも同一の分子量に相当するピークを確認し、目的の化合物であることを同定した。また、ハロゲン分布幅は6であった。次に、フタロシアニン顔料(Q−1)の製造において、原料となるフタロシアニン顔料と酸性化合物の種類と仕込み量を表1に記載した条件に変更した以外は、フタロシアニン顔料(Q−1)と同様の操作を行い、フタロシアニン顔料(Q−5)を得た。
(フタロシアニン顔料(Q−6)の製造)
フタロシアニン顔料(P−1)の製造において、1,3−ジブロモ−5,5−ジメチルヒダントイン199部をトリクロロイソシアヌル酸108部に変更した以外は、フタロシアニン顔料(Q−1)と同様にして101部のフタロシアニン顔料(P−6)を製造した。得られたフタロシアニン顔料(P−6)について塩素置換数を算出したところ、平均7.8個であり、マススペクトラムからも同一の分子量に相当するピークを確認し、目的の化合物であることを同定した。また、ハロゲン分布幅は7であった。次に、フタロシアニン顔料(Q−1)の製造において、原料となるフタロシアニン顔料と酸性化合物の種類と仕込み量を表1に記載した条件に変更した以外は、フタロシアニン顔料(Q−1)と同様の操作を行い、フタロシアニン顔料(Q−6)を得た。
(フタロシアニン顔料(Q−7)の製造)
塩化アルミニウム406部、塩化ナトリウム94部及び塩化第二鉄10部を加温して溶融し、さらに140℃で、実施例1と同様のクロロアルミニウムフタロシアニン100部を加えた。160℃に昇温して塩素158部を吹き込んだ。水5000部に上記反応液を注入し、濾過、温水洗浄、1%塩酸水溶液洗浄、温水洗浄、1%水酸化ナトリウム水溶液洗浄、温水洗浄の順で処理をし、その後、乾燥して粗製塩素化アルミニウムフタロシアニン160部を得た。得られた粗製塩素化アルミニウムフタロシアニンを濃硫酸1200部に溶解し、50℃で3時間撹拌した。次いで、水7200部に撹拌しながら溶解液を注ぎ入れ、70℃に加熱して、濾過、温水洗浄、1%水酸化ナトリウム水溶液洗浄、温水洗浄、乾燥して152部のフタロシアニン顔料(P−7)を製造した。得られたフタロシアニン顔料(P−7)について塩素置換数を算出したところ、平均11.9個であり、マススペクトラムからも同一の分子量に相当するピークを確認し、目的の化合物であることを同定した。また、ハロゲン分布幅は9であった。次に、フタロシアニン顔料(Q−1)の製造において、原料となるフタロシアニン顔料と酸性化合物の種類と仕込み量を表1に記載した条件に変更した以外は、フタロシアニン顔料(Q−1)と同様の操作を行い、フタロシアニン顔料(Q−5)を得た。
(フタロシアニン顔料(Q−8)の製造)
フタロシアニン顔料(P−1)の製造において、1,3−ジブロモ−5,5−ジメチルヒダントイン199部を1,3−ジヨード−5,5−ジメチルヒダントイン198部に変更した以外は、フタロシアニン顔料(Q−1)と同様にして160部のフタロシアニン顔料(P−8)を製造した。得られたフタロシアニン顔料(P−8)についてヨウ素置換数を算出したところ、平均6.2個であり、マススペクトラムからも同一の分子量に相当するピークを確認し、目的の化合物であることを同定した。また、ハロゲン分布幅は5であった。次に、フタロシアニン顔料(Q−1)の製造において、原料となるフタロシアニン顔料と酸性化合物の種類と仕込み量を表1に記載した条件に変更した以外は、フタロシアニン顔料(Q−1)と同様の操作を行い、フタロシアニン顔料(Q−8)を得た。
(フタロシアニン顔料(Q−9)〜(Q−13)の製造)
フタロシアニン顔料(Q−1)の製造において、原料となるフタロシアニン顔料と酸性化合物の種類と仕込み量をそれぞれ表1に記載した条件に変更した以外は、フタロシアニン顔料(Q−1)と同様の操作を行い、フタロシアニン顔料(Q−9)〜(Q−13)を得た。
(フタロシアニン顔料(Q−14)の製造)
フタロシアニン顔料(Q−1)の製造において、原料となるフタロシアニン顔料と酸性化合物の種類と仕込み量をそれぞれ表1に記載した条件に変更した以外は、フタロシアニン顔料(Q−1)と同様の操作を行い、フタロシアニン顔料(Q−14)を得た。得られたフタロシアニン顔料は、フタロシアニン環にハロゲン置換基を持たない。
(フタロシアニン顔料(Q−15)の製造)
反応容器に、4,5−ジブロモフタル酸100部、尿素132部、モリブデン酸アンモニウム2.4部、硫酸ナトリウム0.8部、1−クロロナフタレン200部を加え撹拌した。150℃まで加熱後、塩化アルミニウム16.6部、尿素21.2部を加え、250℃、7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、乾燥させた。次いで三角フラスコに、98%硫酸1000部を加えた。そこへ乾燥させた生成物を加え溶解させ、1時間室温で撹拌した。その後、3℃の氷水6000部に硫酸溶注入し、析出した固体をろ取、水洗、乾燥して、臭素原子の置換数の平均値が8、ハロゲン分布幅が1であるフタロシアニン顔料(P−9)58部を得た。次いで、反応容器に、得られたフタロシアニン顔料(P−9)と1−メチル−2−ピロリジノン1000部、リン酸ジフェニル15部を加えた。85℃で、3時間反応させた後、水8000部中にこの溶液を注入した。反応生成物をろ過し、水16000部で洗浄後、減圧下60℃にて一昼夜乾燥させて、62部のフタロシアニン顔料(Q−15)を得た。得られたフタロシアニン顔料(Q−15)について臭素置換数を算出したところ、平均8個であり、マススペクトラムからも同一の分子量に相当するピークを確認し、目的の化合物であることを同定した。また、ハロゲン分布幅は1であった。
(フタロシアニン顔料(Q−16)の製造)
4,5−ジブロモフタル酸の代わりに4,5−ジクロロフタル酸100部を使用した以外はフタロシアニン顔料(Q−15)と同様にして、フタロシアニン顔料(P−10)を得た。次いで、リン酸ジフェニル15部の代わりにリン酸ジフェニル22部を使用した以外は、フタロシアニン顔料(Q−15)と同様にして、塩素原子の置換数の平均値が8、塩素分布幅が1であるフタロシアニン顔料(Q−16)66部を得た。
以下、得られたフタロシアニン顔料について表1に示す。
以下に、原料フタロシアニン顔料及び得られたフタロシアニン前駆体の構造式を示す。なお、以下の構造式中、フタロシアニン環に結合しているハロゲン原子の数は、ハロゲン原子の置換数の平均値である。
<フタロシアニン顔料の製造>
[実施例1]
(フタロシアニン顔料(A−1)の製造)
フタロシアニン顔料(Q−1)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(井上製作所社製)に仕込み、60℃で4時間混練した。得られた混練組成物を3000部の温水に投入し、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、98部のフタロシアニン顔料(A−1)を得た。
[実施例2〜16、比較例1〜3]
(フタロシアニン顔料(A−2〜16)(B−1〜3)の製造)
フタロシアニン顔料(A−1)の製造において、原料となるフタロシアニン顔料と溶剤、混練温度を表2に記載した条件にそれぞれ変更した以外は、フタロシアニン顔料(A−1)と同様の操作を行い、それぞれフタロシアニン顔料(A−2)〜(A−16)、(B−1)〜(B−3)を得た。
[比較例4](フタロシアニン顔料(B−4)の製造)
反応容器に、1−メチル−2−ピロリジノン1000部、フタロシアニン顔料(P−1)100部、リン酸ジフェニル31部を加えた。85℃で、3時間反応させた後、水8000部中にこの溶液を注入した。反応生成物をろ過し、水16000部で洗浄後、減圧下60℃にて一昼夜乾燥させて、121部のフタロシアニン顔料(Q−17)を得た。
次いで、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート600部に、上記フタロシアニン顔料(Q−17)を加え、120℃で2時間加熱した。生成物をろ過し、減圧下にて60℃で一昼夜乾燥させて、115部のフタロシアニン顔料(B−4)を得た。得られたフタロシアニン顔料(B−4)について臭素置換数を算出したところ、平均8.4個であり、マススペクトラムからも同一の分子量に相当するピークを確認し、目的の化合物であることを同定した。また、ハロゲン分布幅は8であった。また、CuKα線によるX線回折パターンを測定したところ、特許文献1の図1と同様にブラック角2θ=9.3°、14.5°、15.7°、18.3°、23.5°及び24.1°にピークを有していた。
[比較例5](フタロシアニン顔料(B−5)の製造)
反応容器に、1−メチル−2−ピロリジノン1000部、フタロシアニン顔料(P−3)100部、リン酸ジフェニル28部を加えた。85℃で、3時間反応させた後、水8000部中にこの溶液を注入した。反応生成物をろ過し、水16000部で洗浄後、減圧下60℃にて一昼夜乾燥させて、105部のフタロシアニン顔料(Q−18)を得た。
次いで、1−ブタノール1000部に、上記フタロシアニン顔料(Q−18)を加え、110℃で2時間加熱した。生成物をろ過し、減圧下にて60℃で一昼夜乾燥させて、100部のフタロシアニン顔料(B−5)を得た。得られたフタロシアニン顔料(B−5)について臭素置換数を算出したところ、平均10.1個であり、マススペクトラムからも同一の分子量に相当するピークを確認し、目的の化合物であることを同定した。また、ハロゲン分布幅は7であった。また、CuKα線によるX線回折パターンを測定したところ、特許文献1の図2と同様にブラック角2θ=14.0°、23.9°、及び27.1°に鋭いピークを有していた。
得られたフタロシアニン顔料のハロゲン種、ハロゲン原子の置換数の平均値、ハロゲン分布幅、H2/H1の値を表3に示す。
<その他の微細化顔料の製造>
(微細化緑色顔料(PG58−1)の製造)
フタロシアニン系緑色顔料C.I.ピグメント グリーン58(DIC社製「FASTOGEN GREEN A110」)200部、塩化ナトリウム1400部、及びジエチレングリコール360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。次に、この混練物を8000部の温水に投入し、80℃に加熱しながら2時間攪拌してスラリーを形成した。このスラリーを濾過し、水洗を繰り返すことによっ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、85℃で一昼夜乾燥し、微細化緑色顔料(PG58−1)を得た。
(微細化緑色顔料(PG7−1)の製造)
フタロシアニン系緑色顔料C.I.ピグメント グリーン7(CLARIANT社製「GreenGNX」)200部、塩化ナトリウム1400部、及びジエチレングリコール360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。次に、この混練物を8000部の温水に投入し、80℃に加熱しながら2時間攪拌してスラリーを形成した。このスラリーを濾過し、水洗を繰り返すことによっ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、85℃で一昼夜乾燥し、微細化緑色顔料(PG7−1)を得た。
(微細化緑色顔料(PG36−1)の製造)
フタロシアニン系緑色顔料C.I.ピグメント グリーン36(CLARIANT社製「Green8G」)200部、塩化ナトリウム1400部、及びジエチレングリコール360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。次に、この混練物を8000部の温水に投入し、80℃に加熱しながら2時間攪拌してスラリーを形成した。このスラリーを濾過し、水洗を繰り返すことによっ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、85℃で一昼夜乾燥し、微細化緑色顔料(PG36−1)を得た。
(微細化黄色顔料(PY150−1)の製造)
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」)200部、塩化ナトリウム1400部、及びジエチレングリコール360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。次に、この混練物を8リットルの温水に投入し、80℃に加熱しながら2時間攪拌してスラリーを形成した。このスラリーを濾過し、水洗を繰り返すことによっ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、85℃で一昼夜乾燥し、微細化黄色顔料(PY150−1)を得た。
(微細化黄色顔料(PY138−1)の製造)
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「Paliotol Yellow L 0962HD」)200部、塩化ナトリウム1400部、及びジエチレングリコール360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。次に、この混練物を8リットルの温水に投入し、80℃に加熱しながら2時間攪拌してスラリーを形成した。このスラリーを濾過し、水洗を繰り返すことによっ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、85℃で一昼夜乾燥し、微細化黄色顔料(PY138−1)を得た。
(微細化黄色顔料(PY139−1)の製造)
イソインドリン系黄色顔料C.I.ピグメント イエロー 139(BASF社製「Paliotol Yellow L 2146HD」)200部、塩化ナトリウム1400部、及びジエチレングリコール360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。次に、この混練物を8リットルの温水に投入し、80℃に加熱しながら2時間攪拌してスラリーを形成した。このスラリーを濾過し、水洗を繰り返すことによっ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、85℃で一昼夜乾燥し、微細化黄色顔料(PY139−1)を得た。
(微細化黄色顔料(PY185−1)の製造)
イソインドリン系黄色顔料C.I.ピグメント イエロー185(BASF社「Paliotol Yellow L 1155」)200部、塩化ナトリウム1400部、およ
びジエチレングリコール360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。次に、この混練物を8リットルの温水に投入し、80℃に加熱しながら2時間攪拌してスラリーを形成した。このスラリーを濾過し、水洗を繰り返すことによっ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、85℃で一昼夜乾燥し、微細化黄色顔料(PY185−1)を得た。
(微細化赤色顔料(PR254−1)の製造)
ジケトピロロピロール顔料C.I.ピグメント レッド254(BASF社製「B−CF」)200部、塩化ナトリウム1400部、及びジエチレングリコール360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。次に、この混練物を8000部の温水に投入し、80℃に加熱しながら2時間攪拌してスラリーを形成した。このスラリーを濾過し、水洗を繰り返すことによっ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、85℃で一昼夜乾燥し、190部の微細化ジケトピロロピロール顔料(PR254−1)を得た。
(微細化赤色顔料(PR177−1)の製造)
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」)200部、塩化ナトリウム1400部、及びジエチレングリコール360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。次に、この混練物を8000部の温水に投入し、80℃に加熱しながら2時間攪拌してスラリーを形成した。このスラリーを濾過し、水洗を繰り返すことによっ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、85℃で一昼夜乾燥し、アントラキノン系の微細化赤色顔料(PR177−1)を得た。
(微細化青色顔料(PB15:6−1)の製造)
フタロシアニン系青色顔料C.I.ピグメント ブルー15:6(トーヨーカラー社製「LIONOL BLUE ES」、比表面積60m2/g)200部、塩化ナトリウム1400部、及びジエチレングリコール360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。次に、この混練物を8000部の温水に投入し、80℃に加熱しながら2時間攪拌してスラリーを形成した。このスラリーを濾過し、水洗を繰り返すことによっ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、85℃で一昼夜乾燥し、微細化青色顔料(PB15:6−1)を得た。
(微細化紫色顔料(PV23−1)の製造)
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(トーヨーカラー社製「LIONOGEN VIOLET RL」)200部、塩化ナトリウム1400部、及びジエチレングリコール360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。次に、この混練物を8000部の温水に投入し、80℃に加熱しながら2時間攪拌してスラリーを形成した。このスラリーを濾過し、水洗を繰り返すことによっ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、85℃で一昼夜乾燥し、紫色微細化紫色顔料(PV23−1)を得た。
<樹脂型分散剤、バインダー樹脂の調整>
(樹脂型分散剤1溶液の調製)
市販の樹脂型分散剤であるBASF社製EFKA4300と、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートとを混合して不揮発分40質量%の溶液を調製し、樹脂型分散剤1溶液を得た。
(バインダー樹脂1溶液の調製)
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、重量平均分子量(Mw)26000のメタクリル樹脂の溶液を得た。上記樹脂溶液を室温まで冷却した後、上記樹脂溶液の約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た。次いで、測定値を考慮し、不揮発分が20質量%になるように、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテートを、先に得た樹脂溶液に添加することによって、バインダー樹脂1溶液を調製した。
(バインダー樹脂2溶液の調製)
攪拌機、温度計、滴下装置、還流冷却器、ガス導入管を備え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90.0部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら60℃に加熱して、同温度でフルフリルメタクリレート50.0部、2−メタクリロイロキシエチルコハク酸26.7部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート23.3部、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)2.5部の混合物を2時間かけて滴下して重合反応を行った。滴下終了後、さらに60℃で1時間反応させた後、2,2’−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)0.5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10.0部に溶解させたものを添加し、その後3時間、同じ温度で攪拌を続け共重合体を得た。室温に冷却後、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートで希釈することにより、不揮発分20%のフリル基を含むバインダー樹脂2溶液を得た。なお、この化合物は、アルカリ可溶性基を含み、光重合性官能基を含まない。重量平均分子量は52000であった。
(バインダー樹脂3溶液の調製)
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3溶液を調製した。重量平均分子量(Mw)は18000であった。
<カラーフィルタ用着色組成物の製造方法>
[実施例17]
(顔料分散体(GA−1))
下記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のジルコニアビーズを用いて、アイガーミル(アイガージャパン社製「ミニモデルM−250 MKII」)で3時間分散した。その後、得られた混合物を孔径5.0μmのフィルタで濾過し、不揮発成分が20質量%の顔料分散体(GP−1)を作製した。
フタロシアニン顔料(A−1) :11.0部
バインダー樹脂1溶液 :17.5部
樹脂型分散剤1溶液 : 5.0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(PGMAC) :66.5部
[実施例18〜32、比較例6〜13.]
(顔料分散体(GA−17〜32)、(GB−6〜10))
フタロシアニン顔料(A−1)を、表4に示す顔料に変更した以外は、実施例1と同様にして顔料分散体(GA−2)〜(GA−16)、(GB−1)〜(GB−5)を作製した。
<その他の微細化顔料分散体の製造>
(PY150・顔料分散体(YP−1))
フタロシアニン顔料(P−1)を(PY150−1)に変更した以外は、実施例1と同様の方法でPY150・顔料分散体(YP−1)を作製した。
(PY138・顔料分散体(YP−2))
フタロシアニン顔料(P−1)を(PY138−1)に変更した以外は、実施例1と同様の方法でPY138・顔料分散体(YP−2)を作製した。
(PY139・顔料分散体(YP−3))
フタロシアニン顔料(P−1)を(PY139−1)に変更した以外は、実施例1と同様の方法でPY139・顔料分散体(YP−3)を作製した。
(PY185・顔料分散体(YP−4))
フタロシアニン顔料(P−1)を(PY185−1)に変更した以外は、実施例1と同様の方法でPY185・顔料分散体(YP−4)を作製した。
(PR254・顔料分散体(RP−1))
フタロシアニン顔料(P−1)を(PR254−1)に変更した以外は、実施例1と同様の方法でPR254・顔料分散体(RP−1)を作製した。
(PR177・顔料分散体(RP−2))
フタロシアニン顔料(P−1)を(PR177−1)に変更した以外は、実施例1と同様の方法でPR177・顔料分散体(RP−2)を作製した。
(PB15:6・顔料分散体(BP−1))
フタロシアニン顔料(P−1)を(PB15:6−1)に変更した以外は、実施例1と同様の方法でPB15:6・顔料分散体(BP−1)を作製した。
(PV23・顔料分散体(VP−1))
フタロシアニン顔料(P−1)を(PV23−1)に変更した以外は、実施例64と同様の方法でPV23・顔料分散体(VP−1)を作製した。
<カラーフィルタ用感光性着色組成物の製造方法>
[実施例33](感光性着色組成物(R−GA−1))
下記組成の混合物を均一になるように撹拌混合した後、孔径1μmのフィルタで濾過して、緑色感光性着色組成物(R−GA−1)を作製した。
顔料分散体(GA−1) :18.5部
PY138・顔料分散体(YP−2) :19.1部
バインダー樹脂2溶液 :11.3部
バインダー樹脂3溶液 :11.2部
光重合性単量体(東亞合成社製「アロニックスM−402」) : 3.0部
光重合開始剤(BASF社製「イルガキュアOXE02」) : 0.6部
PGMAc :36.3部
以下に、実施例における原料の詳細を示す。
M−402:ジペンタエリスリトールヘキサアクリレートとジペンタエリスリトールペンタアクリレートの混合物
OXE02:エタノン,1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−,1−(0−アセチルオキシム)
PGMAc:プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート
[実施例34〜51、比較例14〜24]
(感光性着色組成物(R−GA−1〜19、R−GB−1〜11))
顔料分散体の合計の37.6部の内訳を、表5に示す成分及び質量部にそれぞれ変更した以外は、実施例33と同様にして、それぞれ感光性着色組成物(R−GA−1〜19、R−GB−1〜11)を得た。
<カラーフィルタ用感光性着色組成物の評価>
得られた感光性着色組成物について、下記評価を行った。結果を表6に示す。
(明度の評価)
得られた感光性着色組成物を、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た。次いで減圧乾燥後、超高圧水銀ランプを用いて、照度20mW/cm、露光量50mJ/cmで紫外線露光を行った。その後23℃の炭酸ナトリウム水溶液を用いてスプレー現像した後、イオン交換水で洗浄、風乾し、塗布基板を100℃で20分加熱、放冷した。スピンコーターの回転数を調整することで、基板の色度が、C光源においてx=0.297、y=0.570になるような塗布基板を得た。得られた基板の明度(Y)を顕微分光光度計(オリンパス光学社製「OSP−SP200」)で測定した。明度は65以上であれば実用可能な品位と判定した。
(コントラスト比(CR)評価)
液晶ディスプレー用バックライトユニットから出た光は、偏光板を通過して偏光され、ガラス基板上に塗布された着色組成物の塗膜を通過し、もう一方の偏光板に到達する。この際、偏光板と偏光板の偏光面が並行であれば、光は偏光板を透過するが、偏光面が直交している場合には光は偏光板により遮断される。しかし、偏光板によって偏光された光が着色組成物の塗膜を通過する際に、着色剤粒子によって散乱等が起こり、偏光面の一部にずれが生じると、偏光板が並行のときは透過する光量が減り、偏光板が直交のときは一部光が透過する。この透過光を偏光板上の輝度として測定し、偏光板が並行の際の輝度と、直交の際の輝度との比を、コントラスト比として算出した。
(コントラスト比)=(並行のときの輝度)/(直交のときの輝度)
従って、塗膜中の着色剤により散乱が起こると、並行のときの輝度が低下し、かつ直交のときの輝度が増加するため、コントラスト比が低くなる。なお、輝度計としては色彩輝度計(トプコン社製「BM−5A」)、偏光板としては偏光板(日東電工社製「NPF−G1220DUN」)を用いた。
明度の評価で用いた塗膜のコントラストを、測定部分に1cm角の孔を開けた黒色マスクを介して測定し、レジストのコントラスト値とした。コントラストは7000以上であれば実用可能な品位と判定した。
(耐熱性評価)
明度を測定で用いた塗膜の色度を、顕微分光光度計(オリンパス光学社製「OSP−SP100」)を用い、[L*(1)、a*(1)、b*(1)]を測定した。その後230℃で40分間熱処理を行った後の色度[L*(2)、a*(2)、b*(2)]を測定し、下記式により、色差ΔE*abを求めた。耐熱性は、下記基準に従って判定した。
ΔE*ab=[[L*(2)−L*(1)]2+[a*(2)−a*(1)]2+[b*(2)−b*(1)]2]1/2
◎:ΔE*ab=3未満:極めて良好
○:ΔE*ab=3以上、5未満:良好
△:ΔE*ab=5以上、8未満:実用可能
×:ΔE*ab=8以上:不良
(耐溶剤性の評価)
得られた感光性着色組成物をスピンコート法により、予めブラックマトリックスが形成されているガラス基板に塗工した後、減圧乾燥した。次いで、この基板を室温に冷却した後、超高圧水銀ランプを用い、フォトマスクを介して紫外光を露光した。その後、この基板を23℃の0.2質量%の炭酸ナトリウム水溶液にて30秒間スプレー現像した後、イオン交換水で洗浄し、乾燥した。さらに、100℃で20分加熱、放冷し、基板上にストライプ状の着色画素層を形成した。得られたストライプ状の緑画素について、N−メチル−2−ピロリドン(NMP)に15分間浸漬し、浸漬前後での緑色画素部分の色差を測定した。色差の測定方法、算出方法、及び評価基準は、耐熱性の評価と同様とした。
一般式(1)の構造を有し、かつ本願発明の特定のX線回折パターンを有するフタロシアニン顔料を用いた組成物は、低温硬化条件において、耐熱性と耐溶剤性に優れるだけでなく、高い明度とコントラストをも示した。特に明度が優れる結果であった。更に強度比(H2/H1)の値が0.35以下の場合は明度に優れる結果であった。一方、比較例14のように、ハロゲン置換されていないフタロシアニンの場合、明度、コントラスト、耐熱性、耐溶剤性、粘度共に低い結果であった。またハロゲン分布幅を有しない比較例15、16では、明度とコントラストが低い結果であった。また一般式(1)の化学構造であっても本願発明の特定のX線回折パターンを有していない比較例17,18は、明度、コントラストが低い結果であった。
<カラーフィルタの作製>
本発明のフタロシアニン顔料を含む感光性着色組成物を使用し、カラーフィルタを作製した。使用した赤色感光性着色組成物及び青色感光性着色組成物は、以下のようにして調製した。
(赤色感光性着色組成物(RR−1))
下記組成の混合物を均一になるように撹拌混合した後、孔径1μmのフィルタで濾過して、赤色感光性着色組成物(RR−1)を作製した。
PR254・顔料分散体(RP−1) :24.0部
PR177・顔料分散体(RP−2) :16.0部
バインダー樹脂2溶液 : 8.5部
バインダー樹脂3溶液 :10.0部
光重合性単量体(東亞合成社製「アロニックスM−402」) : 2.0部
光重合開始剤(BASF社製「イルガキュアOXE02」) : 1.5部
PGMAc :39.0部
(青色感光性着色組成物(BR−1))
下記組成の混合物を均一になるように撹拌混合した後、孔径1μmのフィルタで濾過して、青色感光性着色組成物(BR−1)を作製した。
PB15:6・顔料分散体(BP−1) :37.0部
PV23・顔料分散体(VP−1) : 5.0部
バインダー樹脂2溶液 : 7.5部
バインダー樹脂3溶液 : 8.0部
光重合性単量体(東亞合成社製「アロニックスM−402」) : 2.0部
光重合開始剤(BASF社製「イルガキュアOXE02」) : 1.5部
PGMAc :39.0部
[実施例201]
赤色感光性着色組成物(RR−1)をスピンコート法により、予めブラックマトリックスが形成されているガラス基板に塗工した後、減圧乾燥した。ついで、この基盤を室温に冷却した後、超高圧水銀ランプを用い、フォトマスクを介して紫外線を露光した。その後、この基板を23℃の0.2質量%の炭酸ナトリウム水溶液にて30秒間スプレー現像した後、イオン交換水で洗浄し、乾燥した。さらに、100℃で20分間加熱、放冷し、基板上にストライプ状の着色画素層を形成した。次に、本発明の緑色感光性着色組成物(R−GA−1)を使用し、赤色着色画素層と同様にして緑色着色画素層を形成した。さらに、同様にして青色感光性着色組成物(BR−1)を使用して青色着色画素層を形成し、カラーフィルタ(CF−1)を得た。
得られたカラーフィルタについて、明度及びコントラスト比を評価した。測定方法は、顔料分散体の評価の場合と同様である。本発明の緑色着色組成物を使用したカラーフィルタはいずれも明度が高く、コントラスト比においても優れた結果であった。以上のことから、本発明のフタロシアニン顔料による効果が示された。

Claims (6)

  1. 下記一般式(1)で表されるフタロシアニン顔料であって、かつCuKα線によるX線回折パターンが、ブラック角2θ(±0.2)=14.0°、27.1°にピークを有し、27.1°の回折強度をH1、23.9°の回折強度をH2としたときの強度比(H2/H1)が0.45以下であるフタロシアニン顔料。

    [一般式(1)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)Rを表す。R及びR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。]
  2. Xが、塩素原子又は臭素原子である請求項1に記載のフタロシアニン顔料。
  3. が、−OP(=O)(OCである請求項1又は2に記載のフタロシアニン顔料。
  4. 着色剤、バインダー樹脂及び有機溶剤を含むカラーフィルタ用着色組成物であって、着色剤が、請求項1〜3いずれか一項に記載のフタロシアニン顔料を含むカラーフィルタ用着色組成物。
  5. さらに、光重合性単量体及び光重合開始剤から選ばれる少なくとも1種を含有する請求項4に記載のカラーフィルタ用着色組成物。
  6. 基材上に、請求項4又は5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。
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