JP3837037B2 - カラーフィルタ用着色組成物及びレジスト組成物並びにカラーフィルタ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、反射型カラー液晶表示装置用のカラーフィルタ等に用いられる着色組成物及びレジスト組成物並びにカラーフィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、液晶ディスプレイとしては、透過型のものが広く普及し、特にカラー液晶ディスプレイの需要が急速に増大している。透過型カラー液晶ディスプレイは、液晶パネル後面にバックライトを設けた構成を有し、液晶パネルにはＲ（赤色）、Ｇ（緑色）及びＢ（青色）の三原色の多数の液晶セルが設けられている。各画素にはパックライトからの光の透過を電界によって制御する液晶層と、バックライトからの光に含まれる上記三原色のうちの一色の光のみを透過させるカラーフィルタとが設けられている。そして、個々の液晶セルの光の透過を制御することにより、フルカラーの画像を表示している。
【０００３】
しかし、透過型ディスプレイはバックライトを利用するため消費電力が大きく、ディスプレイの厚みも大きいため、携帯用として好ましくない面が多い。このため、最近ではバックライトを必要としない反射型ディスプレイの開発が進められている。
【０００４】
反射型液晶ディスプレイは、光源としてディスプレイ外部からの光を利用しており、液晶パネルの前面から入射した光は、液晶パネルの後面に設けた反射面で反射し、その反射光は再度液晶パネルを透過してディスプレイの前面から出てくる。このような原理により、反射型液晶ディスプレイはバックライトを必要とせず、消費電力が少なく、軽量で薄くすることができ、携帯用に適したディスプレイを作製することができる。
【０００５】
反射型液晶ディスプレイのカラーフィルタについての研究も行われており、例えば、特開平１１−７２６１５号公報には、反射型液晶ディスプレイ用の青色カラーフィルタが開示されている。この公報には、青色着色剤として、Ｃ．Ｉ．ピグメントブルー１５：３及び／又はＣ．Ｉ．ピグメントブルー１５：４と、Ｃ．Ｉ．ピグメントグリーン７及び／又はＣ．Ｉ．ピグメントグリーン３６との混合物からなるカラーフィルタ用組成物が開示されている。しかし、これらを用いた反射型カラーフィルタは透過率が低いという問題点が指摘されている。
【０００６】
この問題点を解決するために、特開２００１−１１５０４９に開示されているように、アルミニウムフタロシアニン顔料を用いることが検討されている。アルミニウムフタロシアニン顔料を用いることにより、Ｂ（青色）の透過率が高く、減法混色タイプの反射型カラー液晶装置用のカラーフィルタに適した着色組成物が得られることが明らかにされている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、減法混色タイプの反射型カラー液晶装置用のカラーフィルタには、上記の透明性の要求に加えて、耐熱性及び耐光性も要求されている。カラーフィルタの耐熱性及び耐光性の問題は、単に上述のアルミニウムフタロシアニン顔料を用いるのみでは解決されず、その解決が待たれている。
【０００８】
本発明はこのような問題点に鑑みて為されたものであり、本発明の目的は、透明性に加えて耐熱性及び耐光性にも優れたカラーフィルタ用着色組成物及びカラーフィルタを提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、アルミニウムフタロシアニン顔料のうち、特定のＸ線回折パターンを有するものを用いれば、アルミニウムフタロシアニン顔料の持つ透明性に加えて、耐熱性及び耐光性にも優れたカラーフィルタが得られることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。
【００１０】
即ち、本発明のカラーフィルタ用着色組成物は、透明樹脂媒体中にアルミニウムフタロシアニン顔料を分散してなるカラーフィルタ用着色組成物であって、前記アルミニウムフタロシアニン顔料が、ＣｕＫα線によるＸ線回折パターンにおいてブラッグ角（２θ±０．２゜）＝６．９゜、９．７゜、１３．８゜、１５．５゜、２３．９゜及び２５．８゜にピークを有することを特徴とする。
【００１１】
このようなＸ線回折パターンを有するアルミニウムフタロシアニン顔料は、樹脂媒体中に分散させた場合に透明性が高く、また、色の耐熱性及び耐光性にも優れていることが、本願発明者らによって明らかにされた。
【００１２】
また、本発明のカラーフィルタ用レジスト組成物は、上記カラーフィルタ用着色組成物を使用して調製される。着色組成物として上記アルミニウムフタロシアニン顔料を含有するレジスト組成物を使用することにより、透明性、耐熱性及び耐光性に優れたカラーフィルタが得られる。
【００１３】
更に、本発明のカラーフィルタ用レジスト組成物は、色調整用の補色剤を更に含有していてもよい。色調整用の補着色組成物色剤は、３原色のうちの青色以外の他の２色との関係を調整するために加えられる。
【００１４】
なお、本発明のカラーフィルタ用着色組成物及びレジスト組成物並びにカラーフィルタは、反射型液晶ディスプレイ用として特に有用であるが、透過型の液晶ディスプレイにも適用し得るものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
上述のように、本発明のカラーフィルタ用着色組成物では、媒体として透明樹脂が使用されている。使用し得る透明樹脂としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ポリイミド樹脂及びその前駆体であるポリアミック酸樹脂、ポリエステル樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリカーボネート樹脂等を挙げることができ、透明性等の点でアクリル樹脂が好ましい。
【００１６】
Ｘ線回折パターンにおいてブラッグ角（２θ±０．２゜）＝６．９゜、９．７゜、１３．８゜、１５．５゜、２３．９゜及び２５．８゜にピークを有するアルミニウムフタロシアニン顔料は、通常、フタルイミドを出発原料とし有機溶媒中で加熱縮合してアルミフタロシアニンクルードを合成し、同クルードをいわゆるニーダミリング法により顔料化することによって製造することができる。このアルミニウムフタロシアニン顔料の添加量は、通常、透明樹脂１００重量部に対して、１０部〜１５０部の範囲である。アルミニウムフタロシアニン顔料の添加量がこの範囲であれば、充分に着色し、かつ、透明性の高いカラーフィルタを得ることができる。
【００１７】
本発明に於けるカラーフィルタ用着色組成物は、分散助剤、アルカリ可溶性透明樹脂可溶性樹脂、溶剤等と共に予め分散させた状態で使用される。ここで、分散助剤は顔料の分散性を高めるために加えられるものであり、例えば、界面活性剤、顔料誘導体、染料、染料誘導体、染料中間体、ポリエステル系分散剤、ポリウレタン系分散剤等を挙げることができる。また、アルカリ可溶性透明樹脂としては、アクリル系樹脂が適しており、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、メチルアクリレートやメチルメタアクリレート等のアルキルアクリレート又はアルキルメタアクリレート、環状のアクリレート又はメタクリレート、ヒドロキシエチルアクリレート又はヒドロキシエチルメタアクリレート等から選ばれるモノマーを３〜５種程度用いて、分子量５，０００〜１００，０００程度に重合した樹脂を使用することができる。また、溶剤としては、シクロヘキサノン、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ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル等を挙げることができる。これらの成分からなるカラーフィルタ用着色組成物は、例えば、ペイントコンディショナー等を用いて分散させることにより調製される。
【００１８】
本発明のカラーフィルタ用レジスト組成物は、上記のカラーフィルタ用着色組成物を使用して調製される。本発明のレジスト組成物には、他の２色との関係を調整するために補色剤を使用することができる。補色剤としては、例えば、フタロシアニングリーン顔料、フタロシアニンブルー顔料、グリーンゴールド顔料、マラカイトグリーンレーキ顔料、イソインドリノンエロー顔料、キノフタロンエロー顔料、ベンジジンエロー顔料等を挙げることができる。補色剤の添加量は、アルミニウムフタロシアニン１００重量部に対して１０〜４００重量部の範囲であることが、色のバランス、透明性、耐熱性及び耐光性の観点から好ましい。
【００１９】
補色剤は、上記のカラーフィルタ用着色組成物と同様の分散助剤、透明樹脂可溶性樹脂、溶剤等と共に予め分散させた後に、上記カラーフィルタ用着色組成物に添加することが好ましい。このような補色剤の分散も、例えば、ペイントコンディショナー等を用いて行うことができる。
【００２０】
本発明のカラーフィルタ用レジスト組成物は、上記のカラーフィルタ用着色組成物に、樹脂、光重合性モノマー、光重合開始剤、光開始剤、増感剤、溶剤等を添加して使用される。添加される樹脂としては、前述のカラーフィルタ用着色組成物で説明した透明樹脂と同様のものを使用することができる。また、光重合性モノマーとしては、単官能、２官能、３官能、更には多官能のモノマーを使用することができる。単官能モノマーとしては、ノニルフェニルカルビトールアクリレート、２−ヒドロキシ−３−フェノキシプロピルアクリレート、２−エチルヘキシルカルビトール等を挙げることができ、２官能モノマーとしては、トリプロピレングリコールジアクリレート、テトラエチレングリコールジアクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート等を挙げることができ、３官能モノマーとしては、トリメチロールプロパントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリス（２−ヒドロキシエチル）イソシアネート等を挙げることができ、多官能モノマーとしてはトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ及びヘキサアクリレート等を挙げることができる。光重合性モノマーの使用量は、特に限定されるものではないが、通常、透明樹脂に対して２０〜１５０重量％である。
【００２１】
また、光重合開始剤としては、特に制限されるものではないが、トリアジン系化合物、イミダゾール系化合物又はベンゾフェノン系化合物を使用することが好ましい。これらの光重合開始剤として、各種の公知のものを使用することができる。光重合開始剤の使用量は特に限定されるものではないが、通常、光重合性モノマーに対して５〜５０重量部、好ましくは１０〜３０重量％である。
【００２２】
増感剤は、特に制限されることなく公知のものを使用することができるが、例えば、ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル２−クロロ−９−フルオレノン、２−メチル−９−フルオレノン、９−アントロン、２−ブロモ−９−アントロン、２−エチル−９−アントロン、９，１０−アントラキノン、２−エチル−９，１０−アントラキノン、２−ｔ−ブチル−９，１０−アントラキノン、２，６−ジクロロ−９，１０−アントラキノン、キサントン、２−メチルキサントン、２−メトキシキサントン、チオキサントン、ベンジル、ジベンザルアセトン、ｐ−（ジメチルアミノ）フェニルスチリルケトン、ｐ−（ジメチルアミノ）フェニル−ｐ−メチルスチリルケトン、ベンゾフェノン、ｐ−（ジメチルアミノ）ベンゾフェノン（またはミヒラールケトン）、ｐ−（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、ベンゾアントロン等を例示することができる。
【００２３】
溶剤は、使用される透明樹脂、光重合性モノマーの種類、光重合開始剤の種類等に応じて適宜選択して使用される。通常は、トルエン、キシレン、エチルセロソルブ、エチルセロソルブアセテート、ジグライム、シクロヘキサノン等が使用され、これらの混合物も使用される。溶剤の使用量は特に限定されるものではないが、通常、２０〜８０重量％の範囲が好ましい。
【００２４】
【実施例】
以下に合成例、実施例を挙げて、本発明の実施の形態を更に具体的に説明するが、以下の実施例に限定されるものではない。
【００２５】
（合成例…アルミニウムフタロシアニン顔料）
市販のアルミニウムフタロシアニン粗顔料（山陽色素社製）１７６重量部を９８％硫酸１７６０重量部に溶解させ、５０℃で２時間撹拌した。次に、これを５℃の冷水に加えることにより、アルミニウムフタロシアニン顔料を再析出させ、これを濾過し、洗浄した。得られたウエットケーキを水３１７６重量部に再分散させ、２５％アンモニア水３５３部を加えて６０℃で２時間撹拌し、これを濾過し、洗浄し、更に減圧乾燥することにより、アルミニウムフタロシアニン顔料１５０重量部を得た。得られたアルミニウムフタロシアニン顔料１５０重量部を、食塩１５０重量部、トルエン７５重量部及びエチレングリコール１５０重量部と共にニーダーに投入し、７０℃で６時間混練した。その後、この混合物を３リットルの温水中に投入して分散し、濾過して食塩、トルエン及びエチレングリコールを除去した。これを乾燥させることにより、アルミニウムフタロシアニン顔料１４０重量部を得た。このアルミニウムフタロシアニン顔料のＣｕＫα線によるＸ線回折パターンを測定したところ、図１に示すように、ブラッグ角（２θ±０．２゜）＝６．９゜、９．７゜、１３．８゜、１５．５゜、２３．９゜及び２５．８゜にピークを有していた。
【００２６】
（比較合成例…アルミニウムフタロシアニン顔料）
市販のアルミニウムフタロシアニン粗顔料（山陽色素社製）５０部を９８％硫酸５００部に溶解させ、５０℃で２時間撹拌した。次に、これを５℃の冷水に加えることにより、アルミニウムフタロシアニン顔料を再析出させ、これを濾過し、洗浄した。得られたウエットケーキを水９００部に再分散させ、２５％アンモニア水１００部を加えて６０℃で２時間撹拌し、これを濾過し、洗浄し、さらに減圧乾燥することにより、アルミニウムフタロシアニン顔料４２．５部を得た。このアルミニウムフタロシアニン顔料のＣｕＫα線によるＸ線回折パターンを測定したところ、図２に示すように、ブラッグ角（２θ±０．２゜）＝６．９°、１３．８°、１６．３°、２０．８°、２５．２°及び２７．２°にピークを有していた。
【００２７】
（実施例…カラーフィルタ用着色組成物）
１４０ｍｌのマヨネーズ瓶に、直径２ｍｍのスチールビーズ１５０ｇ、上記合成例で得たアルミニウムフタロシアニン顔料７．５部、分散助剤（アビシア社製「ソルスパース２４０００ＧＲ」）０．７ｇ、透明樹脂可溶性樹脂としてメタクリル酸／ベンジルメタクリレート／２−ヒドロキシエチルメタクリレート共重合体（共重合比＝１５／７５／１５、分子量２８０００）７．０部、シクロヘキサノン４２部を投入し、ペイントコンデイショナーで３時間分散して実施例のカラーフィルタ用着色組成物を得た。
【００２８】
（比較例…カラーフィルタ用着色組成物）
合成例のアルミニウムフタロシアニン顔料に代えて比較合成例のアルミニウムフタロシアニン顔料を用いたこと以外は上記実施例と同様にして、比較例のカラーフィルタ用着色組成物を調製した。
（グリーンの補色剤）
１４０ｍｌのマヨネーズ瓶に、直径２ｍｍのスチールビーズ１５０ｇ、グリーン顔料として（山陽色素社製「フタロシアニングリーン６ＹＳ」：Ｃ．Ｉ．Ｐｉｇｍｅｎｔ Ｇｒｅｅｎ ３６）４．３部、分散助剤（アビシア社製「ソルスパース２４０００ＧＲ」）０．７ｇ、透明樹脂可溶性樹脂としてメタクリル酸／ベンジルメタクリレート／２−ヒドロキシエチルメタクリレート共重合体（共重合比＝１５／７５／１５、分子量２８０００）７．０部、シクロへキサノン４２部を投入し、ペイントコンディショナーで３時間分散してグリーンの補色剤を得た。
【００２９】
（実施例…カラーフィルタ用レジスト材）
表１に示す組成の混合物を均一に撹拌混合した後、１μｍのフィルターで濾過してアルカリ現像型着色レジスト材を作成した。
【００３０】
【表１】

【００３１】
（比較例…カラーフィルタ用レジスト材）
表１に示す組成のうち、実施例のカラーフィルタ用着色組成物に代えて比較例のカラーフィルタ用着色組成物を用いたこと以外は実施例のカラーフィルタ用レジスト組成物と同様にして、比較例のカラーフィルタ用レジスト組成物を調製した。
【００３２】
（塗布基板の作製）
１００ｍｍＸ１００ｍｍ、１．１ｍｍ厚のガラス基板上に、実施例及び比較例のカラーフィルタ用レジスト材をスピンコーターを用いて１０００ｒｐｍの回転数でそれぞれ塗布して塗布基板を得た。次に、７０℃で２０分乾燥後、超高圧水銀ランプを用いて、積算光量１５０ｍＪで紫外線露光を行った。露光後２００℃で１時間加熱し、これを放冷することにより、実施例及び比較例のカラーフィルタ用レジスト材の塗布基板を得た。
【００３３】
（透明性及び色度測定）
上記で得た塗布基板について、分光測色計（ミノルタ社製「ＣＭ３７００ｄ」）を用いてＣ光源２゜での色度（Ｙ、ｘ、ｙ、）及び透過率を測定した。その結果を表２及び図３に示した。表２及び図３の結果から、実施例の塗布基板は比較例の塗布基板より色度Ｙ値が高く、透過率も高い。
【００３４】
【表２】

【００３５】
（耐熱性及び耐光性試験）
上記塗布基板の露光後の色度と、２００℃で１時間加熱した後の色度とを上記分光測色計を用いて測定して色差（ΔＥａｂ）を求めることにより、耐熱性を調べた。また、１８０Ｗ／ｍ²のキセノンランプを用いて紫外線を１００時間及び２００時間照射し、上記と同様に色差（ΔＥａｂ）を測定することにより、耐光性を調べた。その結果を表３に示した。表３の結果から明らかなように、実施例のカラーフィルタ用レジスト材を用いた場合には色差が小さく、耐熱性及び耐光性に優れていることが分かる。
【００３６】
【表３】

【００３７】
【発明の効果】
本発明のカラーフィルタ用着色組成物は、アルミニウムフタロシアニン顔料として、ＣｕＫα線によるＸ線回折パターンにおいてブラッグ角（２θ±０．２゜）＝６．９゜、９．７゜、１３．８゜、１５．５゜、２３．９゜及び２５．８゜にピークを有するものを使用しているため、透明性が高く、耐熱性及び耐光性に優れたカラーフィルタを作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のカラーフィルタ用着色組成物に使用されるアルミニウムフタロシアニン顔料のＣｕＫα線によるＸ線回折パターンを示すチャート図である。
【図２】比較のために使用したアルミニウムフタロシアニン顔料のＣｕＫα線によるＸ線回折パターンを示すチャート図である。
【図３】本発明のカラーフィルタ用着色組成物を用いて作製したカラーフィルタと、比較例のカラーフィルタの透過率を示す図である。

Claims (4)

1. 透明樹脂媒体中にアルミニウムフタロシアニン顔料を分散してなるカラーフィルタ用着色組成物であって、
   前記アルミニウムフタロシアニン顔料が、ＣｕＫα線によるＸ線回折パターンにおいてブラッグ角（２θ±０．２゜）＝６．９゜、９．７゜、１３．８゜、１５．５゜、２３．９゜及び２５．８゜にピークを有することを特徴とするカラーフィルタ用着色組成物。
2. 請求項１記載のカラーフィルタ用着色組成物を含有することを特徴とするカラーフィルタ用レジスト組成物。
3. 色調整用の補色剤を更に含有すること特徴とする請求項２記載のカラーフィルタ用レジスト組成物。
4. 請求項２又は３記載のカラーフィルタ用レジスト組成物を用いて作製したカラーフィルタ。

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