JP3590480B2 - 顔料分散物及びそれを用いた被覆剤組成物 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、顔料分散レジスト、インキ、塗料等の技術分野における非水溶媒を用いた顔料分散物、及びそれを用いた被覆剤組成物に関し、特に、液晶表示用カラーフィルターの製造に好適に用いられる顔料分散レジストに有用である。
【0002】
【従来の技術】
一般に、顔料分散レジスト、インキ、塗料等には、着色、遮光、防錆、内層保護等を目的として有機、無機の顔料が幅広く使用されており、これらの塗布物や印刷物には、光学濃度、着色力、透明度又は表面平滑性が高いことが要求される。さらに塗布、印刷又は取扱い時に必要となる十分な流動性等が要求され、これらの性能は長期間の保存後でも維持されなければならない。このためには、顔料粒子が微細化されて高濃度に含まれても分散安定性が優れていなければならない。しかし、顔料粒子は一旦は微分散化されても再凝集し易いため、安定な微分散体を得ることは困難なことが多い。
【0003】
特に、近年のカラー液晶表示装置に対する可視光の高透過率化と高コントラスト化の要望の高まりから顔料粒子の微細化が進んでいる顔料分散レジストの分野では、顔料粒子径を少なくとも可視光の波長以下にする必要があるため、顔料粒子の比表面積が通常よりもかなり大きくなり、安定な微分散体を得ることが困難となる。また、R(赤)、G(緑)、B(青)の三原色の画素に適したスペクトルを得るのにそれぞれの顔料分散レジスト中に2種以上の顔料が混合されて用いられるため、ヘテロ凝集が生じやすく分散がさらに難しくなっている。
【0004】
これらの問題を解決するために顔料分散剤を用いる様々な方法が開発されてきた。例えば、特開昭60ー237403号公報等には、塩基性官能基等を有する有機顔料または染料の誘導体を顔料分散剤として用いる方法が開示されている。
【0005】
しかしながら、この方法は、顔料分散効果においては良好な効果は認められるが、顔料分散剤自身の着色で顔料分散レジストの色調が変化するために適用範囲が限られるという問題を有するものであった。
【0006】
また、特開平3−212601号公報等には、イオン系あるいは非イオン系の界面活性剤、具体的には、長鎖アルキルアミンアセテート、4級アンモニウム塩、高分子多価カルボン酸、ポリオキシエチレン誘導体、長鎖脂肪酸のソルビタンエステル等を顔料分散剤として用いる方法が開示されている。
【0007】
しかしながら、この方法は、顔料分散安定化においてはある程度の効果は認められるものの、依然満足しうる効果は得られないものであった。
【0008】
これらの問題点により、顔料の選択や組合わせが限られたり、不充分な顔料分散安定性のまま使用せざるをえないのが現状である。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、これらの問題を解決するためになされたものである。すなわち、色素誘導体ではない実質的に無色の新規な顔料分散剤を用いることにより、非水溶媒中で顔料濃度が高くても微分散安定化の向上した顔料分散物、及びそれを用いた被覆剤組成物を提供するものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記課題を解決すべく研究を重ねた結果、以下に示す特定の化合物群により上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【0011】
即ち、本発明は(1)顔料、溶媒、顔料分散剤、及び必要に応じてバインダー樹脂を含む顔料分散物において、顔料分散剤として、活性水素を有していない芳香族系ビニル化合物10〜90モル%、アルキレンオキサイドが付加可能な活性水素基を有するエチレン性不飽和単量体の活性水素基にアルキレンオキサイド1〜100モル付加した化合物10〜90モル%、その他のエチレン性不飽和単量体0〜80モル%を共重合して得られる重量平均分子量3,000〜100,000のグラフト共重合体を、顔料100重量部に対して少なくとも0.2重量部含有することを特徴とする顔料分散物に関する。
【0012】
また、本発明は、(2)顔料、溶媒、顔料分散剤、及び必要に応じてバインダー樹脂を含む顔料分散物において、顔料分散剤として、活性水素を有していない芳香族系ビニル化合物10〜90モル%、アルキレンオキサイドが付加可能な活性水素基を有するエチレン性不飽和単量体10〜90モル%、その他のエチレン性不飽和単量体0〜80モル%を共重合して得られる共重合体の活性水素基にアルキレンオキサイドを1〜100モル付加した重量平均分子量3,000〜100,000のグラフト共重合体を、顔料100重量部に対して少なくとも0.2重量部含有することを特徴とする顔料分散物に関する。
【0013】
また、本発明は、(3)前記(1)項又は(2)項記載のアルキレンオキサイドが付加可能な活性水素基を有するエチレン性不飽和単量体が、(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキル、(メタ)アクリルアミド、N−アルキル(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、ヒドロキシブチルビニルエーテル、α,β−エチレン性不飽和カルボン酸、N−アミノアルキル(メタ)アクリルアミドおよびN−(アルキルアミノアルキル)(メタ)アクリルアミドよりなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする顔料分散物に関する。
【0014】
また、本発明は、(4)前記(1)項〜(3)項のいずれかに記載のアルキレンオキサイドがエチレンオキサイド、プロピレンオキサイドおよびブチレンオキサイドよりなる群れから選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする顔料分散物に関する。
【0015】
また、本発明は、(5)前記(1)項〜(4)項のいずれかに記載の顔料分散物を用いたことを特徴とする被覆剤組成物に関する。
【0016】
また本発明は、(6)前記(1)項〜(4)項のいずれかに記載の顔料分散物、ラジカル重合性化合物、及び光重合開始剤を含有することを特徴とするカラーフィルター用光硬化性顔料分散レジスト組成物に関する。
【0017】
【発明の実施の形態】
本発明においては、顔料分散剤として前記特定のグラフト共重合体を使用することにより、顔料高濃度微分散体における顔料再凝集と構造粘性が抑制され、インキ、塗料、顔料分散レジスト等の取扱い時や塗布、印刷、及び製造時に要求される高い流動性と、長期間に渡り顔料が再凝集を起こすことのない高い安定性が得られる。これにより、光学濃度、着色力、透明度、あるいは表面平滑性の高い塗布物や印刷物が得られる。
【0018】
以下、本発明の、顔料、溶媒、顔料分散剤、及び必要に応じてバインダー樹脂を含む顔料分散物において、顔料分散剤としてグラフト共重合体を含有せしめた顔料分散物及びそれを用いた被覆剤組成物について詳しく説明する。
【0019】
本発明のグラフト共重合体は、(1)活性水素を有していない芳香族系ビニル化合物10〜90モル%、アルキレンオキサイドが付加可能な活性水素基を有するエチレン性不飽和単量体10〜90モル%、必要に応じてその他のエチレン性不飽和単量体0〜80モル%とを過酸化物やアゾ化合物等のラジカル重合開始剤を用い、常法により活性水素を含有する共重合体を得た後、該共重合体の活性水素に常法によりアルキレンオキサイドを開環付加させることにより、又は(2)活性水素を有していない芳香族系ビニル化合物10〜90モル%、アルキレンオキサイドが付加可能な活性水素基を有するエチレン性不飽和単量体の活性水素基に常法によりアルキレンオキサイドを開環付加させて得られる化合物10〜90モル%、必要に応じてその他のエチレン性不飽和単量体0〜80モル%とを過酸化物やアゾ化合物等のラジカル重合開始剤を用い、常法により反応させることにより得ることができる。
【0020】
本発明のグラフト共重合体の製造に用いる単量体のうち、活性水素を有していない芳香族系ビニル化合物としては、スチレン、ビニルトルエン、α−メチルスチレン、ジメチルスチレン、エチルスチレン、イソプロピルスチレン、t−ブチルスチレン等のアルキル置換スチレン、クロロスチレン、ジクロロスチレン、ブロモスチレン、フルオロスチレン等のハロゲン置換スチレン、メトキシスチレン、フェノキシスチレン、ブトキシスチレン等のアルコキシスチレン、β−クロロスチレン、ベンジルメタアクリレート、(メタ)アクリル酸フェニル、ビニルナフタレン等の1種又は2種以上が使用できる。グラフト共重合体における、活性水素を有していない芳香族系ビニル化合物の割合は、10〜90モル%であり、10モル%未満の場合には、十分な顔料分散性が得られない。
【0021】
アルキレンオキサイドが付加可能な活性水素基を有するエチレン性不飽和単量体としては、1級アミノ基、2級アミノ基、水酸基、もしくはカルボキシル基の少なくとも1つの官能基を有するエチレン性不飽和単量体が使用でき、具体的には、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシペンチル、(メタ)アクリル酸ヒドロキシヘキシル、(メタ)アクリル酸2−ヒドロキシドデシル等の(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキル類、(メタ)アクリルアミド、N−メチル(メタ)アクリルアミド、N−エチル(メタ)アクリルアミド、N−プロピル(メタ)アクリルアミド、N−ブチル(メタ)アクリルアミド、N−ヘキシル(メタ)アクリルアミド等のN−アルキル(メタ)アクリルアミド類、N−メチロールアクリルアミド、ヒドロキシブチルビニルエーテル等のヒドロキシアルキルビニルエーテル類、(メタ)アクリル酸、フマル酸、マレイン酸、クロトン酸、イタコン酸、クロロマレイン酸、ジクロロマレイン酸、シトラコン酸、メサコン酸等のα,β−エチレン性不飽和カルボン酸、N−アミノエチル(メタ)アクリルアミド、N−(メチルアミノエチル)(メタ)アクリルアミド、N−(エチルアミノエチル)(メタ)アクリルアミド、N−(プロピルアミノエチル)(メタ)アクリルアミド等のN−(アルキルアミノアルキル)(メタ)アクリルアミド類、ω−ヒドロキシヘキサノイルオキシエチル(メタ)アクリレート、ポリカプロラクトン(メタ)アクリレート、アクリロイルオキシエチルフタレート、アクリロイルオキシサクシネート、2−ヒドロキシ−3−フェノキシプロピルアクリレート、マレイン酸のハーフエステル等の1種又は2種以上が挙げられる。グラフト共重合体におけるアルキレンオキサイドが付加可能な活性水素基を有するエチレン性不飽和単量体の割合は、10〜90モル%であり、10モル%未満の場合には、十分な顔料分散性が得られない。
【0022】
必要に応じて用いるその他の単量体としては、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、プロピル(メタ)アクリレート、ブチル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、2−エチルヘキシル(メタ)アクリレート、オクチル(メタ)アクリレート、ラウリル(メタ)アクリレート、ドデシル(メタ)アクリレート、セチル(メタ)アクリレート、ステアリル(メタ)アクリレート、ベヘニル(メタ)アクリレート、ノルボニル(メタ)アクリレート等の(メタ)アクリル酸のアルキルエステル類、テトラヒドロフルフリル(メタ)アクリレート等の環状エーテル基を有する(メタ)アクリレート、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ジエチルアミノエチル(メタ)アクリレート等の3級アミノ基を有する(メタ)アクリレート類、メチルビニルエーテル、ドデシルビニルエーテル、プロペニルエーテルプロピレンカーボネート等のビニルエーテル類、アリルアセテート等のアリルエステル等の1種又は2種以上を挙げることができる。グラフト共重合体における必要に応じて用いるその他の単量体の割合は、0〜80モル%である。
【0023】
また、グラフト共重合体の製造に用いるアルキレンオキサイド類としては、エチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、或いはブチレンオキサイドが、単独で或いは2種以上混合して用いることができる。アルキレンオキサイドの付加モル数は、活性水素基を含有する共重合体を得た後の共重合体の活性水素基に対して、又は活性水素基を含有する共重合体を得る前のアルキレンオキサイドが付加可能な活性水素基を有するエチレン性不飽和単量体の活性水素基に対して、1〜100モルであり、100モルを超えても顔料分散性をそれ以上改善することはできない。
【0024】
但し、グラフト共重合体の製造に用いるエチレン性不飽和単量体、アルキレンオキサイドの適切な値は顔料の種類、顔料粒子の比表面積や粒子径、顔料表面処理剤の有無又は性質、分散媒の極性等に応じて変化するものであり、用途に応じて最適値を選択するのが好ましい。
【0025】
本発明のグラフト共重合体の分子量は、重量平均で3,000〜100,000の範囲にあることが好ましい。重量平均分子量が3,000未満でも顔料分散効果はあるが、重合反応が難しくなり、それとともに多用される重合開始剤や連鎖移動剤による末端基の影響等で乳化適性の改善効果が低下する。一方、重量平均分子量が100,000を超えると十分な顔料分散効果が得られない。
【0026】
本発明の対象となる顔料としては一般的な無機又は有機顔料が使用できる。
【0027】
有機顔料としては、フタロシアニン系、アゾ系、アントラキノン系、キナクリドン系、ジオキサジン系、アントラピリミジン系、アンサンスロン系、インダンスロン系、フラバンスロン系、ペリレン系、チオインジゴ系、イソインドリノン系、トリフェニルメタン系、或いはカーボンブラック等の顔料が挙げられる。無機顔料としては、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、二酸化珪素、二酸化チタン等の体質顔料や、磁性酸化鉄等が挙げられる。これらの有機、無機顔料は、単独で又は2種以上組み合わせて使用することができる。
【0028】
また、本発明の溶媒としては、顔料組成物中の樹脂成分或いは顔料組成物と共に用いられる樹脂成分を溶解するものであればよく、公知のものから用途に応じて適宜選択すればよい。
【0029】
また、本発明のバインダー樹脂としては、顔料分散レジスト、塗料、印刷インキ組成物の分野に使用されている公知の各種バインダー樹脂が使用できる。
【0030】
本発明の顔料分散物を得るには、顔料分散剤として、グラフト共重合体を顔料100重量部に対し少なくとも0.2重量部含有させることが望ましい。顔料分散剤の量がこれより少ないと十分な顔料分散効果が得られない。尚、含量分散剤を顔料100重量部に対して100重量部より多量に使用しても顔料分散効果はそれ以上向上しない。
【0031】
但し、顔料分散効果は顔料の種類、顔料粒子の比表面積や粒子径、顔料表面処理剤の性質、分散媒の極性等に応じて異なるため、個々の場合で最適化するのが好ましい。
【0032】
次に、本発明の顔料分散物を用いた被覆剤組成物をカラーフィルター用光硬化性顔料分散レジスト組成物を例にして具体的に説明する。
【0033】
本発明の顔料分散物を用いたカラーフィルター用光硬化性顔料分散レジスト組成物に用いる顔料としては、この分野での公知のものを使用することができる。具体的には、赤色顔料としてはアントラキノン系のC.I.ピグメントレッド177、アンサンスロン系のC.I.ピグメントレッド168、緑顔料としては、ハロゲン化フタロシアニン系のC.I.ピグメントグリーン7、C.I.ピグメントグリーン36、青顔料としてはβ型フタロシアニン系のC.I.ピグメントブルー15:3、ε型フタロシアニン系のC.I.ピグメントブルー15:6、黄顔料としてはジスアゾ系のC.I.ピグメントイエロー83、イソインドリノン系のC.I.ピグメントイエロー139、紫顔料としてはジオキサジン系のC.I.ピグメントバイオレット23、クロモフタール系のC.I.ピグメントバイオレット37等を示すことができる。
【0034】
これらの顔料については、塗膜の光学濃度を高く維持した上で光透過度を上げるため、粒子径が可視光の波長の下限の400nm以下である必要があり、好ましくはその1/2である200nm以下、更に好ましくは100nm程度であるのがよい。
【0035】
本発明のグラフト共重合体を用いることで、このような微細顔料でも分散安定化することができる。R、G、B三原色のそれぞれの画素に適するスペクトルを得るため、例えば、赤及び緑顔料には黄顔料を、青顔料には紫顔料を組み合わせたり、また2種類以上の赤顔料を用いるなど、複数の顔料を組み合わせて用いることができる。
【0036】
また、上述した無機顔料を含む本発明の顔料分散物をカラーフィルターのオーバーコート材に使用する無機顔料を用いたレジスト中に用いることができる。
【0037】
本発明の顔料分散物を、カラーフィルター用光硬化性顔料分散レジスト組成物に使用する場合は、グラフト共重合体を顔料100重量部に対して0.2〜100重量部、好ましくは1〜50重量部含有させることが好ましい。
【0038】
本発明の顔料分散物を用いたカラーフィルター用光硬化性顔料分散レジスト組成物に用いる溶媒としては、この分野で用いられる樹脂成分を溶解する有機溶媒であれば、公知のものを用いることができる。
【0039】
具体例としては、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、ジエチ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モノエチルエーテル等のグリコールエーテル類、エチ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メチルエーテルアセテート、ジ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モノエーテルアセテート類、シクロヘキサノン、メチルエチルケトン等のケトン類、N,N−ジメチルアセトアミド、N−メチルピロリドン等のアミド類、γ−ブチロラクトン等のラクトン類、酢酸ブチル等の酢酸エステル類等が挙げられる。これらは、樹脂成分の溶解性や組成物の塗工適性を考慮して、単独もしくは二種以上を混合して用いることができる。
【0040】
本発明の顔料分散物を用いたカラーフィルター用光硬化性顔料分散レジスト組成物に用いるバインダー樹脂としては、使用される有機溶媒との相溶性等を考慮した上であれば公知のものが使用できる。カラーフィルター用光硬化性顔料分散レジストの用途には、樹脂の着色が少ないものが好ましく、例えば、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂等を挙げることができる。
【0041】
ラジカル重合による光硬化後、画素形成のために塗膜をアルカリ現像する必要があれば、バインダー樹脂として酸性官能基を導入したものを使用すればよい。この用途でのアクリル系樹脂としてはエチレン性不飽和二重結合を有する単量体と(メタ)アクリル酸を共重合したもの、スチレン系樹脂としてはスチレンと無水マレイン酸の共重合体、更に各種の(メタ)アクリル酸誘導体を添加した共重合体、あるいはこれらの共重合体の酸無水物環をアルコールと反応させてハーフエステルとしたもの等が挙げられる。ウレタン系樹脂としては、ジメチロールプロピオン酸等でカルボキシル基を導入したもの等が挙げられる。(メタ)アクリロイル基を導入すれば光硬化性を付与することもできる。エポキシ系樹脂としては、エポキシ基に酸成分をエポキシエステル化した後、生じた水酸基に酸無水物を反応させたもの等が挙げられる。該酸成分に(メタ)アクリル酸を用いれば、光硬化性を付与することができる。この他、アミノ樹脂等を添加して光硬化の後に熱硬化させることもできる。これらは単独で、もしくは2種以上を混合して用いてもよい。
【0042】
本発明の顔料分散物を用いたカラーフィルター用光硬化性顔料分散レジスト組成物を調製するためのラジカル重合性化合物としては、多官能の(メタ)アクリレート類を用いることができる。具体的には、エチレングリコールジ(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、プロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、ポリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート、グリセリンジ(メタ)アクリレート、トリメチロールプロパンジ(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、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、ジトリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ジトリメチロールプロパンペンタ(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、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、ヒドロキシピバリン酸とネオペンチルグリコールのエステルのジ(メタ)アクリレート、アジピン酸と1,6−ヘキサンジオールのエステルのジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物のジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド付加物のジ(メタ)アクリレート、テトラブロモビスフェノールAのエチレンオキサイド付加物のジ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸のエチレンオキサイド付加物のジ(メタ)アクリレート、イソシアヌル酸のエチレンオキサイド付加物のトリ(メタ)アクリレート等の多官能(メタ)アクリレート類、また、ビスフェノールA型エポキシ樹脂、ビスフェノールF型エポキシ樹脂、ノボラック型エポキシ樹脂、ポリカルボン酸グリシジルエステル、ポリオールポリグリシジルエステル、ロジンや乾性油等の変性による脂環族または脂肪族のエポキシ樹脂、アミンエポキシ樹脂、トリフェノールメタン型エポキシ樹脂、ジヒドロキシベンゼン型エポキシ樹脂等のエポキシ基と(メタ)アクリル酸との反応による多官能のエポキシ(メタ)アクリレート類が挙げられる。これらは単独で、もしくは2種以上を混合して用いてもよい。これらに単官能の(メタ)アクリレート類を併用することもできる。硬化速度を上げるためには前記(メタ)アクリレート類のうちアクリレート類を用いることが好ましい。
【0043】
本発明の顔料分散物を用いたカラーフィルター用光硬化性顔料分散レジスト組成物を調製するためのラジカル重合の光重合開始剤としては、アセトフェノン系、ベンゾインエーテル系、ベンゾフェノン系、チオキサントン系等の公知の光重合開始剤が使用できる。具体的には、2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニルプロパン−1−オン、ベンジルジメチルケタール、1−ヒドロキシシクロヘキシル−フェニルケトン、2−メチル−2−モルホリノ(4−チオメチルフェニル)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)−ブタノン、1−フェニルプロパンジオン−2−(o−エトキシカルボニル)オキシム等のアセトフェノン系開始剤、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル等のベンゾインエーテル系開始剤、ベンゾフェノン、o−ベンゾイル安息香酸メチル、4−フェニルベンゾフェノン、ビス(4−ジメチルアミノフェニル)ケトン、4,4’−ジクロロベンゾフェノン、4−ベンゾイル−4’−メチル−ジフェニルサルファイド、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、2,4,6−トリメチルベンゾフェノン等のベンゾフェノン系開始剤、イソプロピルチオキサントン、2,4−ジエチルチオキサントン、2,4−ジクロロチオキサントン、1−クロロ−4−プロポキシチオキサントン等のチオキサントン系開始剤、あるいはジベンゾイル、2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルフォスフィンオキサイド、2,2’−ビス(o−クロロフェニル)−4,5,4’,5’−テトラフェニル1,2−ビスイミダゾール、10−ブチル−2−クロロアクリドン、2−エチルアンスラキノン、9,10−フェナンスレンキノン、カンファーキノン、メチルフェニルグリオキシエステル等の開始剤、またはチタノセン化合物等を挙げることができる。これらは単独で、あるいは2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0044】
更に、ベンゾフェノン系やチオキサントン系の開始剤、またジカルボニル化合物等の水素引き抜き型開始剤には、水素供与体となるトリエタノールアミン、4−ジメチルアミノ安息香酸メチル等のα−水素を有する三級アミン類を促進剤として用いることができる。更に、キサンテン、アクリジン、オキサジン、シアニン等の長波長の光に対する増感効果のある染料を加えてもよい。これらは単独、或いは2種以上を組み合わせて用いることができる。
【0045】
また、ハドロキノン、ハイドロキノンメチルエーテル、カテコール、ピクリン酸等の安定剤を用いることもできる。
【0046】
本発明の顔料分散物を用いてカラーフィルター用光硬化性顔料分散レジスト組成物を調製するには、上述した材料の他にも滑剤や界面活性剤等、各種の添加剤を用いることができる。
【0047】
本発明のカラーフィルター用光硬化性顔料分散レジスト組成物における成分の含有量の好ましい範囲を表1に示す。
【0048】
【表1】
【0049】
これらの成分のうち、顔料、グラフト共重合体、溶媒の全量又は一部、及び必要に応じてバインダー樹脂の一部及び全部を混合し、ビーズミルや3本ロールを用いて混練りすることによって、本発明の顔料分散物を得ることができる。これに残りの溶媒とバインダー樹脂、ラジカル重合性化合物、及び光重合開始剤を加えて更に混練り或いは十分に攪拌し、必要に応じてフィルター濾過や遠心分離を行なうことによって、本発明のカラーフィルター用光硬化性顔料分散レジスト組成物を得ることができる。
【0050】
インキや塗料等、顔料分散レジスト以外の被覆剤組成物に本発明の顔料分散物を用いる場合には、従来よりそれらの被覆剤組成物で使用されてきた各種のバインダー樹脂、溶媒、及び添加剤を用いることができる。
【0051】
【実施例】
以下、実施例により本発明を説明する。主旨と適用範囲を逸脱しない限り、これらは本発明を限定するものではない。記述中の“部”は重量部を示す。
【0052】
[顔料分散剤]
顔料分散剤1
スチレンとメタクリル酸2−ヒドロキシエチルの共重合体(含有率はそれぞれ67モル%、33モル%)に活性水素1つあたり平均で22.7モルのエチレンオキサイドを重付加し、グラフト共重合体(顔料分散剤1)を得た。重量平均分子量(GPCにより測定、以下同様)は、15,000であった。
【0053】
顔料分散剤2
顔料分散剤1におけるエチレンオキサイドを活性水素1つあたり平均で17.2モルのプロピレンオキサイドに置き換え、重量平均分子量14,000のグラフト共重合体(顔料分散剤2)を得た。
【0054】
顔料分散剤3
顔料分散剤1におけるエチレンオキサイドを活性水素1つあたり平均で13.9モルのブチレンオキサイドに置き換え、重量平均分子量12,000のグラフト共重合体(顔料分散剤3)を得た。
【0055】
顔料分散剤4
顔料分散剤2におけるスチレンとメタクリル酸2−ヒドロキシエチルの共重合体(含有率はそれぞれ67モル%、33モル%)をビニルトルエンとメタクリル酸2−ヒドロキシエチルの共重合体(含有率はそれぞれ67モル%、33モル%)に置き換え、重量平均分子量15,000のグラフト共重合体(顔料分散剤4)を得た。
【0056】
顔料分散剤5
顔料分散剤2におけるスチレンとメタクリル酸2−ヒドロキシエチルの共重合体(含有率はそれぞれ67モル%、33モル%)をベンジルメタアクリレートとメタクリル酸2−ヒドロキシエチルの共重合体(含有率はそれぞれ67モル%、33モル%)に置き換え、重量平均分子量16,000のグラフト共重合体(顔料分散剤5)を得た。
【0057】
顔料分散剤6
スチレンとメタクリルアミドの共重合体(含有率はそれぞれ67モル%、33モル%)に活性水素1つあたり平均で17.2モルのプロピレンオキサイドを重付加し、重量平均分子量24,000のグラフト共重合体(顔料分散剤6)を得た。
【0058】
顔料分散剤7
スチレンとメタクリル酸2−ヒドロキシエチルに活性水素1つあたり3モルのプロピレンオキサイドを重付加した単量体を、アゾビスイソブチロニトリルを開始剤として重合し、重量平均分子量7,000のグラフト共重合体(顔料分散剤7)を得た。
【0059】
[比較顔料分散剤]
顔料分散剤8
顔料分散剤1のスチレンとメタクリル酸2−ヒドロキシエチルの共重合体(含有率はそれぞれ67モル%、33モル%)を顔料分散剤8とした。
【0060】
顔料分散剤9
市販のソルビタン脂肪酸エステル系化合物を顔料分散剤9とした。
【0061】
[顔料分散物及びカラーフィルター用光硬化性顔料分散レジスト組成物]
実施例1〜9及び比較例1、2
顔料分散剤1〜7及び比較顔料分散剤(顔料分散剤8、9)を用い、上述した方法によりビーズミルを用いて混練りし、表2に示した組成の顔料分散物を調製した。これにラジカル重合性化合物と光重合開始剤を加えて更に混練りし、最終的に表3に示した組成のカラーフィルター用光硬化性顔料分散レジスト組成物を得た。ここで溶媒としては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、バインダー樹脂としてはメタクリル酸とベンジルメタアクリレートを共重合成分に含み、酸価100mgKOH/g、重量平均分子量45,000のアクリル樹脂を、ラジカル重合性化合物としてはトリメチロールプロパントリアクリレート(共栄社化学(株)製、TMP−A)を、光重合開始剤としては2−メチル−2−モルホリノ(4−チオメチルフェニル)プロパン−1−オン(チバガイギー製、IRGACURE−907)を用いた。R、G、及びB各色の顔料分散レジストに用いた顔料の種類と全顔料中に対する重量%を表4に示した。なお、顔料組成物の調製においては、表2に示すごとく顔料分散剤の使用量に応じて溶媒の使用量を増減して組成物全量が100重量%になるようにした。レジスト組成物の調製においても、同様に組成物全量が100重量%になるようにした。また比較例3では顔料分散剤を使用せずに顔料分散剤相当量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で置き換えた。
【0062】
【表2】
【0063】
【表3】
【0064】
【表4】
【0065】
[評価試験]
顔料分散物及びカラーフィルター用光硬化性顔料分散レジスト組成物の性状と硬化膜の評価結果を表5に示した。
【0066】
(1)粘弾性
得られた顔料分散物及びカラーフィルター用光硬化性顔料分散レジスト組成物について、製造直後の粘度、TI(チキソトロピー・インデックス)を測定し、さらに40℃の恒温に保持された暗所で1月間保存したのち、再度粘度、TIを測定し、粘度とTIの経時変化を調べた。測定には、ハーケ社製回転粘度計を用い、25℃で測定した。粘度が低く、TIが1.0に近く、これらの経時変化が少なく、顔料分散レジスト組成物のスピンコート適性に何等問題がないものを粘弾性に優れるとして3、粘度、TIが若干高く、或いはこれらの経時変化が若干大きいもののスピンコート適性が可能なものを2、粘度、TIが著しく高く、スピンコート適性が無く、経時での不安定性が大きいものを1で示した。また、顔料の沈降や分離が認められる場合も1で示した。
【0067】
(2)透過率
各カラーフィルター用光硬化性顔料分散レジスト組成物をガラス基板上にスピンコートし、2分間100℃に加熱した後200mJ/cm2の紫外光により露光して厚さ0.9〜1.1μmの硬化膜を形成した。この硬化膜を形成したガラス基板について、ガラス基板を参照として可視光の透過スペクトルを測定した。表5には各色塗膜の透過域(R:610nm、G:540nm、B:450nm)の透過率を示した。表5における透過率の値は硬化膜の厚さを1.0μmとしたばあいの換算値である。尚、透過率の値は高い程優れている。
【0068】
【表5】
【0069】
本発明のグラフト共重合体を用いることにより、顔料微分散物及びそれを用いたカラーフィルター用光硬化性顔料分散レジスト組成物の粘弾性が改善され、透過率の高い硬化膜が得られた。一方、比較例では、粘弾性が悪く、透過率も低かった。
【0070】
【発明の効果】
本発明のグラフト共重合体を用いることにより、顔料微分散物及びそれを用いた被覆剤組成物の顔料凝集と構造粘性を抑制し、特に、これをカラーフィルター用光硬化性顔料分散レジスト組成物に用いることにより、顔料分散性に起因する分光特性、保存安定性等の性能が向上する。
Claims (6)
- 顔料、溶媒、顔料分散剤、及び必要に応じてバインダー樹脂を含む顔料分散物において、顔料分散剤として、活性水素を有していない芳香族系ビニル化合物10〜90モル%、アルキレンオキサイドが付加可能な活性水素基を有するエチレン性不飽和単量体の活性水素基にアルキレンオキサイドを1〜100モル付加した化合物10〜90モル%、その他のエチレン性不飽和単量体0〜80モル%を共重合して得られる重量平均分子量3,000〜100,000のグラフト共重合体を、顔料100重量部に対して少なくとも0.2重量部含有することを特徴とする顔料分散物。
- 顔料、溶媒、顔料分散剤、及び必要に応じてバインダー樹脂を含む顔料分散物において、顔料分散剤として、活性水素を有していない芳香族系ビニル化合物10〜90モル%、アルキレンオキサイドが付加可能な活性水素基を有するエチレン性不飽和単量体10〜90モル%、その他のエチレン性不飽和単量体0〜80モル%を共重合して得られる共重合体の活性水素基にアルキレンオキサイドを1〜100モル付加した重量平均分子量3,000〜100,000のグラフト共重合体を、顔料100重量部に対して少なくとも0.2重量部含有することを特徴とする顔料分散物。
- 請求項1又は2記載のアルキレンオキサイドが付加可能な活性水素基を有するエチレン性不飽和単量体が、(メタ)アクリル酸ヒドロキシアルキル、(メタ)アクリルアミド、N−アルキル(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、ヒドロキシブチルビニルエーテル、α,β−エチレン性不飽和カルボン酸、N−アミノアルキル(メタ)アクリルアミドおよびN−(アルキルアミノアルキル)(メタ)アクリルアミドよりなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする顔料分散物。
- 請求項1〜3のいずれかに記載のアルキレンオキサイドがエチレンオキサイド、プロピレンオキサイドおよびブチレンオキサイドよりなる群から選ばれる少なくとも1種であることを特徴とする顔料分散物。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の顔料分散物を用いたことを特徴とする被覆剤組成物。
- 請求項1〜4のいずれかに記載の顔料分散物、ラジカル重合性化合物、及び光重合開始剤を含有することを特徴とするカラーフィルター用光硬化性顔料分散レジスト組成物。
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