JP3247911B2 - カラーフィルター用黄色色素およびそれを含有してなるカラーフィルター - Google Patents

カラーフィルター用黄色色素およびそれを含有してなるカラーフィルター

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    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09BORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
    • C09B25/00Quinophthalones

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  • Organic Chemistry (AREA)
  • Optical Filters (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶テレビ、カラー撮
像管、カラーコピー機のフィルターに用いるに適したカ
ラーフィルター用色素およびそれを含有してなるカラー
フィルターに関する。
【0002】
【従来の技術】フィルター用黄色色素は、赤色フィルタ
ーまたは緑色フィルターをつくるための調色用として用
いることが多く、従来からこの目的に用いる黄色色素と
しては、アゾ系顔料、建染染料系顔料(90年代「特殊
機能色素の開発と市場動向」CMC刊p48)、水溶性
アゾ系染料( 特開昭59−204010号、特開昭59
−204011号)などが知られている。前記アゾ系顔
料、建染染料は、顔料分散法によるフィルター製造に用
いられ、顔料分散法により得られるカラーフィルター
は、パターン精度が高く、耐熱性、耐光性に優れている
が、次の欠点を有している。 (1)顔料粒子が光を散乱するため光の透過性が劣りコ
ントラストが悪い。 (2)顔料を均一に分散した感光性樹脂を塗布する前
に、ゴミや大きな粒子をフィルターを通して除去する必
要があり、顔料粒子の凝集によるフィルター詰まり等の
製造工程上のトラブルを起こす等の問題点がある。 また、水溶性アゾ系染料は、染色法によるフィルター製
造に用いられ、染色法により得られるカラーフィルター
は、パターン解像度、寸法精度、光の透過性に優れ、色
の明度が高い。しかし、感光性樹脂としてゼラチンやカ
ゼインを用いるため耐熱性が不十分であるという欠点を
有している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、カラ
ーフィルターの製造に際して、前述の様なフィルター詰
まり等のトラブルがなく、透過率特性が良好で、耐熱
性、耐光性、耐湿性等の耐久性に優れたカラーフィルタ
ー用黄色色素およびそれを含有してなるカラーフィルタ
ーを得る方法を提供することである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題
を解決するために鋭意検討した結果、少なくとも一つの
スルホン酸アミド基を有するキノフタロン化合物を使用
することにより、透過率特性、耐熱性、耐光性等の耐久
性に優れたフィルター用黄色色素が得られることを見出
し、本発明を完成するに到った。即ち、本発明は、下記
一般式(1)(化3)で表されるキノフタロン化合物及
びその互変異性体からなるカラーフィルター用黄色色素
に関するものである。
【0005】
【化3】 〔式中、R1 〜R5 は、それぞれ独立に炭素数1〜20
の無置換または置換のアルキル基、無置換または置換の
シクロアルキル基、ハロゲン原子または水素原子を表
し、R6 、R7 は、それぞれ独立に下記に示す基(化
4)
【0006】
【化4】 (式中、R8 、R9 は、それぞれ独立に炭素数1〜20
の無置換または置換のアルキル基、無置換または置換の
シクロアルキル基、ハロゲン原子または水素原子を表
し、R10、R11は、それぞれ独立に炭素数1〜20の無
置換または置換のアルキル基、無置換または置換のシク
ロアルキル基、置換または無置換のアリール基または水
素原子を表す。nは、1〜3の整数を表す)または水素
原子を表す。但し、R6 、R7 は、同時に水素原子には
ならない〕本発明のスルホン酸アミド基を有するキノフ
タロン化合物が透過率特性に優れている理由としては、
極性基であるスルホン酸アミド基を導入することによ
り、樹脂と色素の極性が似かより相溶性が向上し、色素
が樹脂中で単分子状態で存在していることが挙げられ
る。また、本発明の色素は、油溶性であり、光感応型レ
ジスト樹脂組成物中で完溶しているため、カラーフィル
ター製造時に前述の様なフィルター詰まり等のトラブル
がないのである。
【0007】本発明の一般式(1)において示される炭
素数1〜20の無置換のアルキル基としては、メチル
基、エチル基、n−プロピル基、iso−プロピル基、
n−ブチル基、iso−ブチル基、sec−ブチル基、
t−ブチル基、n−ペンチル基、iso−ペンチル基、
neo−ペンチル基、1、2−ジメチルプロピル基、n
−ヘキシル基、n−ドデシル基、2−メチルブチル基、
2−メチルペンチル基、1、3−ジメチルブチル基、1
−iso−プロピルプロピル基、1、2−ジメチルブチ
ル基、n−ヘプチル基、1、4−ジメチルペンチル基、
2−メチル−1−iso−プロピルプロピル基、1−エ
チル−3−メチルブチル基、n−オクチル基、2−エチ
ルヘキシル基、2−メチル−1−iso−プロピルブチ
ル基、2、2−ジメチル−1−iso−プロピル−1−
t−ブチルプロピル基、n−ノニル基等の直鎖または分
岐のアルキル基が挙げられる。
【0008】また、一般式(1)において、炭素数1〜
20の置換アルキル基としては、メトキシメチル基、メ
トキシエチル基、エトキシエチル基、プロポキシエチル
基、ブトキシエチル基、γ−メトキシプロピル基、γ−
エトキシプロピル基、メトキシエトキシエチル基、エト
キシエトキシエチル基、ジメトキシメチル基、ジエトキ
シメチル基、ジメトキシエチル基、ジエトキシエチル基
等のアルコキシアルキル基、クロロメチル基、2,2,
2−トリクロロエチル基、トリフルオロメチル基、1,
1,1,3,3,3−ヘキサフルオロ−2−プロピル基
等のハロゲン化アルキル基、ヒドロキシメチル基、ヒド
ロキシエチル基、ヒドロキシプロピル基、ヒドロキシブ
チル基、ヒドロキシペンチル基、ヒドロキシオクチル基
等のヒドロキシアルキル基が挙げられる。
【0009】また、無置換のシクロアルキル基として
は、シクロペンチル基、シクロへキシル基等が挙げられ
る。置換のシクロアルキル基としては、メチル基、エチ
ル基、プロピル基等のアルキル基、メトキシ基、エトキ
シ基、ブトキシ基等のアルコキシ基、塩素原子、臭素原
子、フッ素原子、ヨウ素原子等のハロゲン原子、シアノ
基、ニトロ基、水酸基等で置換しているシクロペンチル
基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
【0010】無置換のアリール基としては、フェニル
基、ナフチル基、インデニル基等が挙げられる。置換の
アリール基としては、メチル基、エチル基、プロピル
基、iso−プロピル基、ブチル基、2−メチルプロピ
ル基、ペンチル基、neo−ペンチル基等の直鎖、分岐
のアルキル基、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基
等のアルコキシ基、塩素、フッ素、臭素、沃素等のハロ
ゲン原子を有するフェニル基、ナフチル基、インデニル
基等が挙げられる。ハロゲン原子としては、塩素原子、
臭素原子、沃素原子、フッ素原子が挙げられる。
【0011】光感応型レジスト樹脂組成物とは、例え
ば、少なくとも一種の本発明の色素、光感応基を有する
レジスト樹脂、光重合開始剤、希釈剤、その他の添加剤
からなる。本発明の一般式(1)で表される色素の合成
法としては、例えば、以下のような方法がある。 下記一般式(2)(化5)
【0012】
【化5】 ( 式中、R1 〜R5 は、一般式(1)と同一の意味を表
す)で表される特開昭49−124125号公報等に記
載のキノフタロン化合物を、芳香族炭化水素、ハロゲン
化炭化水素、N-メチルピロリドン、テトラヒドロフラン
等の溶媒中、キノフタロン化合物に対して、1 〜10倍
等量の塩化チオニルで0〜100℃の温度で0.5〜1
0時間処理し、酸クロライドとした後、過剰の塩化チオ
ニルを留去し、キノフタロン化合物に対して1 〜10倍
等量の一般式(3)(化6)または一般式(4)(化
7)で表されるアミン誘導体を加え、50〜150℃の
温度で0.5〜10時間反応させる方法がある。
【0013】
【化6】 ( 式中、R8 〜R11およびnは、一般式(1)と同一の
意味を表す)
【0014】
【化7】 ( 式中、R8 〜R11およびnは、一般式(1)と同一の
意味を表す)本発明のカラーフィルターの製造方法にお
いて、上記の本発明の色素と共に使用する光感応型レジ
スト用樹脂としては、光により硬化する樹脂であれば良
い。即ち、文献等で公知の光感応基を含有する樹脂であ
ればよい(「記録用材料と感光性樹脂」日本学術振興会
編学会出版センター刊、「フォトポリマ−ハンドブッ
ク」フォトポリマー懇話会編工業調査会刊)。好ましく
は、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等を含有してなる
レジスト樹脂が挙げられる。
【0015】本発明のカラーフィルターの製造方法とし
ては、以下のような方法が挙げられる。 本発明の色素を単独または他の色素と混合し、色素1
重量部に対して、例えばポリスチレン、ポリメチルメタ
アクリレート、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリ
塩化ビニルなどの熱可塑性樹脂1〜100重量部を混合
し、射出成形、延伸などの方法により作製する方法。 本発明の色素を単独または他の色素と混合し、色素1
重量部に対して、例えばポリスチレン、ポリメチルメタ
アクリレート、ポリカーボネート等のバインダー1〜1
00重量部とともに溶剤に溶解し、キャスト、スピンコ
ート等により成膜化するか、或いは、蒸着により基板状
に成膜化する方法。 本発明の色素を単独または他の色素と混合し、色素1
重量部に対して、光感応性樹脂1〜100重量部に溶解
させておき、基板上にキャスト、スピンコート等により
成膜化し、光照射によりパターニングする方法等が挙げ
られる。
【0016】上記の方法において、色素層のパターニ
ングは光学的に透明な基板上で行うことができ、用いる
基板としては、色素層のパターニングが可能であり、形
成されたカラーフィルターが所定の機能を有するもので
あれば特に限定されるものではない。例えば、ガラス
板、ポリビニルアルコール、ヒドロキシエチルセルロー
ス、メチルメタクリレート、ポリエステル、ブチラー
ル、ポリアミド、ポリエチレン、塩化ビニル、塩化ビニ
リデン、ポリカーボネート、ポリオレフィン共重合樹
脂、塩化ビニル共重合樹脂、塩化ビニリデン共重合樹
脂、スチレン共重合樹脂などの樹脂フィルムもしくは板
が挙げられる。またパターン状の色素層をカラーフィル
ターとして適用されるものと一体に形成させることも可
能である。
【0017】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこれら実施例に限定されるものではな
い。 実施例1 下記化合物(5)(化8)10部、塩化チオニル4.3
2部をN-メチルピロリドン50部中に加え、10〜20
℃で2時間反応させ、酸クロライドにした。反応後、過
剰の塩化チオニルを減圧留去したのち、下記化合物
(6)(化9)22部を加え、80℃で1時間反応させ
た。反応混合物を水200部に排出し、析出した固体を
濾別乾燥し、色素(7)(化10)およびその互変異性
体を11部得た。
【0018】
【化8】
【0019】
【化9】
【0020】
【化10】 λmax =452nm 元素分析値 (C36 H39 N3O6S )
【0021】実施例2 幅20μmのブラックストライプを有するカラーフィルタ
ー基板に、上記式(7)の色素3.2部と下記化合物
(8)(化11)3.2部をSD−17(大日本インキ
社製)30部に溶解し、スピンコート法にて3ミクロン
の膜厚に塗布した。ホトマスクをしたのち、高圧水銀ラ
ンプにて紫外線を照射した。未硬化部分を洗浄し、緑色
のフィルターを作製した。さらにこの上に、同様の操作
にて式(7)の色素1.6部と下記化合物(9)(化1
2)3.2部を用い赤色のフィルターを、また、下記化
合物(10)(化13)3.2部を用い青色のフィルタ
ーを作製した。
【0022】
【化11】
【0023】
【化12】
【0024】
【化13】 以上の様にして作製したフィルターは、各色間での混色
がなく、鮮明な色調であった。また、ITO電極作成時
に250℃まで加温したが、品質の劣化も見られなかっ
た。このフィルターは、サンシャインウエザーメータで
の耐候試験、カーボンアークによる耐光試験でも劣化が
なかった。
【0025】比較例1 黄色色素として、Hansa Yellow 10Gと
化合物(8)及び(9)を実施例2と同様の割合で混合
し、SD−17(大日本インキ社製)30部に加えて、
ペイントコンディショナーで微粒化した。その溶液を実
施例2と同様の方法で、緑色及び赤色のフィルターを得
た。表−1(表1)に実施例2で製造したカラーフィル
ターとの特性を比較した。
【0026】各測定項目の測定方法及び測定結果の評価
は下記によった。 1.透過率特性 〔緑色〕 (最大透過率の波長±50)nmで透過率が10%以下
である時、最大透過率が80%以上である場合:○ (最大透過率の波長±50)nmで透過率が10%以下
である時、最大透過率が70%以下である場合:× それ以外の場合:△ 〔赤色〕 580nmで透過率が10%以下である時、620nm
の透過率が80%以上である場合:○ それ以外の場合:× 2.耐湿性 湿度95%、60℃で200時間保存後の色差 ΔE≦3の時:○ 、ΔE≧5の時:× 、それ以外の
場合:△ 3.耐光性 フェードメーターで60℃、200時間処理後の色差 ΔE≦3の時:○ 、ΔE≧5の時:× 、それ以外の
場合:△ 4.耐熱性 250℃で1時間保持した後の色差 ΔE≦3の時:○ 、ΔE≧5の時:× 、それ以外の
場合:△
【0027】
【表1】
【0028】実施例3 化合物(5)10部、塩化チオニル4.32部をN-メチ
ルピロリドン50部中に加え、10〜20℃で2時間反
応させ、酸クロライドにした。反応後、過剰の塩化チオ
ニルを減圧留去したのち、下記化合物(11)(化1
4)44部を加え、80℃で1時間反応した。反応混合
物を水200部に排出し、析出した固体を濾別乾燥し、
色素(12)(化15)を20.5部得た。
【0029】
【化14】
【0030】
【化15】 λmax =452nm 元素分析値 (C50 H62 N5O8S2
【0031】実施例4 ポリメチルメタアクリレート100部、化合物(12)
3部を、クロロホルム500部に溶解し、硝子基板上に
キャストし、乾燥した。このようにして作製したフィル
ターは、良好な耐久性、透過率特性を有していた。 実施例5〜20 実施例1と同様の方法により表−2(表2〜表4)に示
す化合物を合成した。これらの化合物について、そのλ
max をトルエン溶媒で測定し、その結果を表中に示し
た。これら化合物を用いて作成したカラーフィルター
は、各色間での混色が無く、鮮明な色調であった。ま
た、ITO電極作成時に250℃まで加温したが、品質
の劣化も見られなかった。このフィルターは、サンシャ
インウエザーメータでの耐候試験、カーボンアークによ
る耐光試験でも劣化がなかった。
【0032】
【表2】
【0033】
【表3】
【0034】
【表4】
【0035】
【発明の効果】本発明の色素からなるカラーフィルター
は、透過率特性が良好で、耐熱性、耐光性、耐湿性等の
耐久性に優れている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C09B 25/00 G02B 5/20 CA(STN) REGISTRY(STN)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 下記一般式(1)(化1)で表されるキ
    ノフタロン化合物およびその互変異性体からなるカラー
    フィルター用黄色色素。 【化1】 〔式中、R1 〜R5 は、それぞれ独立に、炭素数1〜2
    0の無置換のアルキル基、アルコキシアルキル基、ハロ
    ゲン化アルキル基、ヒドロキシアルキル基、もしくは
    無置換または置換のシクロアルキル基、ハロゲン原子ま
    たは水素原子を表し、R6 、R7 は、それぞれ独立に下
    記に示す基(化2) 【化2】 (式中、R8 、R9 は、それぞれ独立に、炭素数1〜2
    0の無置換のアルキル基、アルコキシアルキル基、ハロ
    ゲン化アルキル基、ヒドロキシアルキル基、もしくは
    無置換または置換のシクロアルキル基、ハロゲン原子ま
    たは水素原子を表し、R10、R11は、それぞれ独立に炭
    素数1〜20の無置換のアルキル基、アルコキシアルキ
    ル基、ハロゲン化アルキル基、ヒドロキシアルキル基、
    もしくは、無置換または置換のシクロアルキル基、置換
    または無置換のアリール基または水素原子を表す。n
    は、1〜3の整数を表す)または水素原子を表す。但
    し、R6 、R7 は、同時に水素原子にはならない〕
  2. 【請求項2】 請求項1記載の色素を含有してなるカラ
    ーフィルター。
  3. 【請求項3】 請求項1記載の色素を含有してなる光感
    応型レジスト樹脂組成物。
  4. 【請求項4】 請求項2に記載の光感応型レジスト樹脂
    組成物を硬化してなる液晶表示用カラーフィルター。
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