JP4296378B2 - カラーフィルター用着色材及び該カラーフィルター用着色材を含むカラーフィルター用着色組成物並びにカラーフィルター - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、シャープな粒度分布を有すると共に、耐光性に優れており、しかも分光特性に優れたカラーフィルター用着色材を提供する。
【0002】
【従来の技術】
現在の情報化社会において、パーソナルコンピュータを始めとした各種情報機器がビジネス用、個人・家庭用を問わず普及しており、その端末には必ずディスプレイが組み込まれている。殊に、携帯型の情報機器は、軽量、省スペースが要求されることから、液晶表示素子(LCD)が用いられていると共に、カラー化が進んでいる。
【0003】
カラー液晶表示素子のカラーパターンの形成材料がカラーフィルターであり、カラーフィルターはガラス基板上に、R(赤)、G(緑)、B(青)の3原色又はC(シアン)、Y(イエロー)、M(マゼンタ)の3原色を規則的に配列することにより得られる光学フィルターである。
【0004】
カラー液晶表示素子は、色特性(色再現性)が良く、明るく、コントラストが大きいことが第一に要求され、それに伴って、カラーフィルターにもより高性能化が求められている。
【0005】
カラーフィルターの色特性は、カラーフィルターの顔料濃度を増して色濃度を濃くすることで向上することができるが、透過率が低下するため、一般的には、カラーフィルターに用いられる着色材の色純度を上げる、即ち、より狭い透過スペクトルを有する着色材を用いることにより行われている。
【0006】
色純度の高い着色材を得る手法としては、R(赤)、G(緑)、B(青)の3原色のそれぞれの色に対応する補色を混色する、いわゆる減法混色が一般的に行われている(特開平8−295808号公報、特開平8−295809号公報、及び特開2001−188120号公報等)。
【0007】
また、カラーフィルターの明るさを改善するためには、カラーフィルターに用いられる顔料の透明性が高く、分散性に優れていることが必要である。
【0008】
従来、カラーフィルターの着色材として、透明性、流動性、分散性等の観点から染料が用いられていたが、染料は化学的に活性であり、耐光性等の堅牢性に劣ることから、近年では顔料を用いることが主流となっている。
【0009】
しかしながら、顔料はビヒクル中で溶解する染料と異なり粒子であるため、染料並みの透明性を得ることが困難であることが知られており、透明性の改善のために、100nmより小さいコロイド粒子に200nmより大きい着色剤を含ませる方法等が提案されている(特開2001−126635号公報)。
【0010】
また、殊に有機顔料は化学反応等で分子状態の顔料から20〜100nm程度の微細な一次粒子が形成されるが、この状態では粒子の表面エネルギーが非常に高いため、凝集を起こしやすく、通常、凝集体を形成し、非常に粒子サイズの大きい二次粒子を形成することが知られており、顔料を微細化する技術が要求されている。
【0011】
有機顔料の微細化方法は合成段階での結晶成長の制御や機械的粉砕法等あるが、いずれも得られる粒子の粒度分布は広く、粒子形状は不定形となりやすいため、光の散乱によりコントラストが低下する傾向にあるとともに、ビヒクル中での分散性が低下する。
【0012】
そこで、微細、且つ、粒度分布のシャープなカラーフィルター用着色材が要求されている。
【0013】
これまでに、透過率とコントラストの優れたカラーフィルターを得るために、特定のサイズを有する顔料を用いる方法が提案されている(特公平4−37987号公報、特公平4−39041号公報及び特開平9−197118号公報等)。
【0014】
更に、カラーフィルターには、屋外等での使用における耐光性等の信頼性も要求されている。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】
シャープな粒度分布を有すると共に、透明性に優れており、しかも分光特性に優れたカラーフィルター用着色材は、現在最も要求されているところであるが、未だ得られていない。
【0016】
即ち、前出特開平8−295808号公報、特開平8−295809号公報及び特開2001−188120号公報に記載の方法は、特定の粒子サイズを有する顔料を用いて減法混色することにより、カラーフィルターに用いる顔料の分光特性を向上させる方法が記載されているが、用いる顔料の粒度分布が広いため、十分な分光特性向上効果が得られない。
【0017】
また、前出特開2001−126635号公報には、100nmより小さいコロイド粒子に200nmより大きい着色剤を含ませる透明性改善の技術が記載されているが、コロイド粒子への着色剤の付着強度が不十分であり、ビヒクル中での分散性が低下し、その結果十分な透明性改善効果が得られない。
【0018】
また、前出特公平4−37987号公報、特公平4−39041号公報及び特開平9−197118号公報には、特定の粒子サイズを有する顔料粒子を用いる技術が記載されているが、顔料の微細化は機械的粉砕により行われており、得られる粒子の形状が不均一であると共に、十分に狭い粒度分布を有しているとは言い難いものである。
【0019】
なお、特開2001−226609号公報には、含水酸化鉄粒子粉末の粒子表面がアルコキシシランから生成するオルガノシラン化合物又はポリシロキサンによって被覆されていると共に該被覆に有機青色顔料が付着している緑色複合含水酸化鉄粒子粉末からなる緑色系顔料が記載されているが、黄色の含水酸化鉄粒子粉末に青色有機顔料を固着させる技術であり、彩度の高い有色顔料を得る技術とは異なるものである。
【0020】
そこで、本発明は、シャープな粒度分布を有すると共に、耐光性に優れており、しかも分光特性に優れたカラーフィルター用着色材を提供することを技術的課題とする。
【0021】
【課題を解決する為の手段】
前記技術的課題は、次の通りの本発明によって達成できる。
【0022】
即ち、本発明は、白色無機粒子の粒子表面が糊剤によって被覆されていると共に該被覆に有機顔料が付着している平均粒子径0.001〜1.0μmの複合粒子粉末からなり、前記有機顔料の付着量が前記白色無機粒子100重量部に対して1〜500重量部であることを特徴とするカラーフィルター用着色材である(本発明1)。
【0023】
また、本発明は本発明1の白色無機粒子の粒子表面が、あらかじめアルミニウムの水酸化物、アルミニウムの酸化物、ケイ素の水酸化物及びケイ素の酸化物より選ばれる少なくとも一種からなる中間被覆物によって被覆されていることを特徴とするカラーフィルター用着色材である(本発明2)。
【0024】
また、本発明は、本発明1又は本発明2のカラーフィルター用着色材を含むカラーフィルター用着色組成物である。
【0025】
また、本発明は、本発明1又は本発明2のカラーフィルター用着色材を含むカラーフィルターである。
【0026】
本発明の構成をより詳しく説明すれば次の通りである。
【0027】
先ず、本発明に係るカラーフィルター用着色材について述べる。
【0028】
本発明に係るカラーフィルター用着色材は、芯粒子である白色無機粒子の粒子表面に、糊剤が被覆されており、該糊剤被覆に有機顔料が付着している平均粒子径0.001〜1.0μmの複合粒子からなる。
【0029】
本発明における白色無機粒子としては、隠蔽力が600cm2/g以下であれば、二酸化チタン及び酸化亜鉛等の白色顔料、シリカ粉、ホワイトカーボン、微粉ケイ酸及び珪藻土等のシリカ微粒子並びにクレー、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、アルミナ、タルク及び透明性酸化チタン等の体質顔料のいずれをも用いることができる。好ましくは体質顔料であり、より好ましくは屈折率3.0以下の体質顔料である。
【0030】
白色無機粒子の粒子形状は、球状、粒状、多面体状、針状、紡錘状、米粒状、フレーク状、鱗片状及び板状等のいずれの形状であっても良い。
【0031】
白色無機粒子の粒子サイズは、平均粒子径が0.0009〜0.99μm、好ましくは0.0014〜0.49μm、より好ましくは0.0019〜0.19μmである。平均粒子径が0.99μmを超える場合には、得られるカラーフィルター用着色材が粗大粒子となり、着色力及び透明性が低下するため好ましくない。
【0032】
本発明における白色無機粒子の隠蔽力は、600cm2/g以下が好ましい。得られるカラーフィルター用着色材の透明性を考慮すれば、隠蔽力は300cm2/g以下がより好ましく、更に好ましくは100cm2/g以下である。
【0033】
本発明における白色無機粒子の屈折率は、前記隠蔽力以下であれば、特に限定されないが、付着させる有機顔料の屈折率が一般的に1.2〜2.5の範囲であることから、1.1〜3.0であることが好ましい。また、カラーフィルター作製時に用いられるバインダー樹脂の屈折率が一般的に1.4〜1.7の範囲であることから、より好ましくは1.2〜2.0であり、最も好ましくは1.3〜1.8である。
【0034】
本発明における白色無機粒子粉末の粒子径の幾何標準偏差値は2.0以下であることが好ましく、より好ましくは1.8以下、更に好ましくは1.5以下である。2.0を超える場合には、得られるカラーフィルター用着色材の粒度分布もまた広いものとなり、光の散乱によってコントラストが低下する。工業的な生産性を考慮すれば、白色無機粒子粉末の粒子径の幾何標準偏差値の下限値は1.01である。
【0035】
白色無機粒子のBET比表面積値は0.5m2/g以上である。BET比表面積値が0.5m2/g未満の場合には、白色無機粒子が粗大であったり、粒子及び粒子相互間で焼結が生じた粒子となっており、得られるカラーフィルター用着色材は粗大粒子となり着色力及び透明性が低下する。カラーフィルター用着色材の着色力及び透明性を考慮すると、BET比表面積値は、好ましくは1.0m2/g以上、より好ましくは1.5m2/g以上である。白色無機粒子の粒子表面への糊剤による均一な被覆処理及び有機顔料による均一な付着処理を考慮すると、その上限値は1000m2/gであり、好ましくは750m2/g、より好ましくは5400m2/gである。
【0036】
白色無機粒子の色相は、L*値が70.00以上であり、より好ましくは75.00以上であり、C*値が18.00以下、好ましくは15.00以下、より好ましくは12.00以下である。L*値、C*値が上記範囲外の場合には、色相が白色を呈しているとは言い難く、本発明の目的とするカラーフィルター用着色材を得ることが困難となる。
【0037】
白色無機粒子の耐光性は、後述する評価方法により、ΔE*値の下限値は通常5.0を超え、上限値は12.0、好ましくは11.0、より好ましくは10.0である。
【0038】
本発明における糊剤としては、白色無機粒子の粒子表面へ有機顔料を付着できるものであれば何を用いてもよく、好ましくはアルコキシシラン、フルオロアルキルシラン、ポリシロキサン等の有機ケイ素化合物、シラン系、チタネート系、アルミネート系及びジルコネート系の各種カップリング剤、オリゴマー又は高分子化合物の一種又は二種以上である。白色無機粒子の粒子表面への有機顔料の付着強度を考慮すれば、より好ましくはアルコキシシラン、フルオロアルキルシラン、ポリシロキサン等の有機ケイ素化合物、シラン系、チタネート系、アルミネート系及びジルコネート系の各種カップリング剤である。
【0039】
殊に、芯粒子粉末としてシリカ微粒子を用いた場合には、糊剤としては、有機ケイ素化合物もしくはシラン系カップリング剤を用いることが好ましい。
【0040】
本発明における有機ケイ素化合物としては、化1で表わされるアルコキシシランから生成するオルガノシラン化合物、化2で表わされるポリシロキサン、化3で表わされる変成ポリシロキサン、化4で表わされる末端変成ポリシロキサン並びに化5で表されるフルオロアルキルシラン又はこれらの混合物を用いることができる。
【0041】
【化1】
【0042】
アルコキシシランとしては、具体的には、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、デシルトリメトキシシラン等が挙げられる。
【0043】
白色無機粒子の粒子表面への有機顔料の付着強度を考慮すると、メチルトリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、イソブチルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシランから生成するオルガノシラン化合物がより好ましく、最も好ましくはメチルトリエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン及びフェニルトリエトキシシランから生成するオルガノシラン化合物である。
【0044】
【化2】
【0045】
【化3】
【0046】
【化4】
【0047】
白色無機粒子の粒子表面への有機顔料の付着強度を考慮すると、メチルハイドロジェンシロキサン単位を有するポリシロキサン、ポリエーテル変成ポリシロキサン及び末端がカルボン酸で変成された末端カルボン酸変成ポリシロキサンが好ましい。
【0048】
【化5】
【0049】
フルオロアルキルシランとしては、具体的には、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、トリデカフルオロオクチルトリメトキシシラン、ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシラン、ヘプタデカフルロデシルメチルジメトキシシラン、トリフルオロプロピルエトキシシラン、トリデカフルオロオクチルトリエトキシシラン、ヘプタデカフルオロデシルトリエトキシシラン等が挙げられる。
【0050】
白色無機粒子の粒子表面への有機顔料の付着強度を考慮すると、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、トリデカフルオロオクチルトリメトキシシラン、ヘプタデカフルオロデシルトリメトキシシランから生成するフッ素含有オルガノシラン化合物が好ましく、トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、トリデカフルオロオクチルトリメトキシシランから生成するフッ素含有オルガノシラン化合物が最も好ましい。
【0051】
カップリング剤のうち、シラン系カップリング剤としては、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピ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−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシ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メトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、γ−クロロプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
【0052】
チタネート系カップリング剤としては、イソプロピルトリステアロイルチタネート、イソプロピルトリス(ジオクチルパイロホスフェート)チタネート、イソプロピルトリ(N−アミノエチル・アミノエチル)チタネート、テトラオクチルビス(ジトリデシルホスフェイト)チタネート、テトラ(2−2−ジアリルオキシメチル−1−ブチル)ビス(ジトリデシル)ホスフェイトチタネート、ビス(ジオクチルパイロホスフェート)オキシアセテートチタネート、ビス(ジオクチルパイロホスフェート)エチレンチタネート等が挙げられる。
【0053】
アルミネート系カップリング剤としては、アセトアルコキシアルミニウムジイソプロピレート、アルミニウムジイソプロボキシモノエチルアセトアセテート、アルミニウムトリスエチルアセトアセテート、アルミニウムトリスアセチルアセトネート等が挙げられる。
【0054】
ジルコネート系カップリング剤としては、ジルコニウムテトラキスアセチルアセトネート、ジルコニウムジブトキシビスアセチルアセトネート、ジルコニウムテトラキスエチルアセトアセテート、ジルコニウムトリブトキシモノエチルアセトアセテート、ジルコニウムトリブトキシアセチルアセトネート等が挙げられる。
【0055】
オリゴマーとしては、分子量300以上、10,000未満のものが好ましく、高分子化合物としては、分子量10,000以上、100,000程度のものが好ましい。白色無機粒子への均一な被覆処理を考慮すれば、液状、もしくは、水又は各種溶剤に可溶なオリゴマー又は高分子化合物が好ましい。
【0056】
糊剤の被覆量は、糊剤被覆白色無機粒子に対してC換算で0.01〜15.0重量%が好ましく、より好ましくは0.02〜12.5重量%、最も好ましくは0.03〜10.0重量%である。
【0057】
0.01重量%未満の場合には、白色無機粒子100重量部に対して1重量部以上の有機顔料を付着させることが困難である。15.0重量%を超える場合には、白色無機粒子100重量部に対して有機顔料を1〜500重量部付着させることができるため、必要以上に被覆する意味がない。
【0058】
本発明における有機顔料としては、カラーフィルターに求められる色相である赤色、緑色、青色又はシアン、マゼンタ、イエローの各色を呈することができる有機顔料を用いることができ赤色系有機顔料、緑色系有機顔料、青色系有機顔料及び黄色系有機顔料等の各種有機顔料を使用することができるとともに、着色材の分光特性を向上させるために、青色の補色である紫色系有機顔料等他の有機顔料を併用してもよい。
【0059】
赤色系有機顔料としては、キナクリドンレッド等のキナクリドン顔料、パーマネントレッド等のアゾ系顔料、縮合アゾレッド等の縮合アゾ顔料、ジアンスラキノニルレッド等の建染染料系顔料及びペリレンレッド等のペリレン顔料を用いることができる。緑色系顔料としては、フタロシアニングリーン等のフタロシアニン系顔料を用いることができる。青色系有機顔料としては、無金属フタロシアニンブルー、フタロシアニンブルー、ファストスカイブルー等のフタロシアニン系顔料及びアルカリブルーを用いることができる。黄色系有機顔料としては、ハンザエロー等のモノアゾ系顔料、ベンジジンエロー、パーマネントエロー等のジスアゾ系顔料、縮合アゾイエロー等の縮合アゾ顔料及びイソインドリンイエロー等のイソインドリン系顔料を用いることができる。紫色系有機顔料としては、ジオキサジンバイオレッッド等のジオキサジン系顔料を用いることができる。
【0060】
有機顔料の付着量は、白色無機粒子100重量部に対して1〜500重量部である。
【0061】
1重量部未満の場合及び500重量部を超える場合には、本発明の目的とするカラーフィルター用着色材を得ることが困難となる。好ましくは10〜400重量部であり、より好ましくは20〜300重量部である。
【0062】
本発明に係るカラーフィルター用着色材の粒子形状や粒子サイズは、芯粒子である白色無機粒子の粒子形状や粒子サイズに大きく依存し、芯粒子に相似する粒子形態を有している。
【0063】
即ち、本発明に係るカラーフィルター用着色材は、平均粒子径が0.001〜1.0μm、好ましくは、0.0015〜0.5μm、より好ましくは0.0020〜0.2μmである。
【0064】
カラーフィルター用着色材の平均粒子径が1.0μmを超える場合には、粒子サイズが大きすぎるため、着色力及び透明性が低下する。平均粒子径が0.001μm未満の場合には、ビヒクル中への分散が困難となる場合がある。
【0065】
カラーフィルター用着色材の粒子径の幾何標準偏差値は2.0以下であることが好ましく、より好ましくは1.8以下、更に好ましくは1.5以下である。2.0を超える場合には、粒度分布もまた広すぎるため、光の散乱によってコントラストが低下する。工業的な生産性を考慮すれば、カラーフィルター用着色材の粒子径の幾何標準偏差値の下限値は1.01である。
【0066】
カラーフィルター用着色材のBET比表面積値は、1.0〜1000m2/gであり、好ましくは1.5〜750m2/g、より好ましくは2.0〜500m2/gである。BET比表面積値が1.0m2/g未満の場合には、粒子が粗大であったり、粒子及び粒子相互間で焼結が生じた粒子となっており、着色力及び透明性が低下する。
【0067】
カラーフィルター用着色材の有機顔料の脱離の程度は後出評価方法における目視観察において、5又は4が好ましく、より好ましくは5である。有機顔料の脱離の程度が3以下の場合には、脱離した有機顔料によりビヒクル中での均一な分散が阻害される場合があるとともに、脱離した有機顔料が自己凝集又は結晶成長を起こし、光の散乱によってコントラストの低下を生じる場合がある。
【0068】
本発明に係るカラーフィルター用着色材の着色力は、後述する評価方法により110%以上が好ましく、115%以上がより好ましく、最も好ましくは120%以上である。
【0069】
本発明に係るカラーフィルター用着色材の隠蔽力は、600cm2/g未満が好ましく、より好ましくは550cm2/g以下であり、さらに好ましくは500cm2/g以下である。
【0070】
カラーフィルター用着色材の耐光性は、後述する評価方法において、ΔE*値で5.0以下、好ましくは4.0以下である。
【0071】
なお、本発明に係るカラーフィルター用着色材は、芯粒子である白色無機粒子の粒子表面に有機顔料からなる有色付着層を複数設けても良い。例えば、白色無機粒子の粒子表面が糊剤で被覆され、該被覆に有機顔料が付着している有色付着層が形成され、更に、第一有色付着層の表面に糊剤が被覆され、当該被覆に有機顔料が付着している有色付着層が形成されている形態をいう。必要に応じて、同様にして、更に、有色付着層を形成してもよい。
【0072】
複数の有色付着層を有するカラーフィルター用着色材においては、各有色付着層における有機顔料の付着量は、所望の色相及び特性に応じて前記有機顔料全体での付着量の上限値を超えない範囲で適量を付着させればよい。
【0073】
本発明に係るカラーフィルター用着色材は、必要により、白色無機粒子の粒子表面をあらかじめ、アルミニウムの水酸化物、アルミニウムの酸化物、ケイ素の水酸化物及びケイ素の酸化物より選ばれる少なくとも1種からなる中間被覆物で被覆しておいてもよく、中間被覆物で被覆しない場合に比べ、白色無機粒子の粒子表面からの有機顔料の脱離をより低減することができるとともに、耐光性が向上する。
【0074】
中間被覆物による被覆量は、中間被覆物が被覆された白色無機粒子に対してAl換算、SiO2換算又はAl換算量とSiO2換算量との総和で0.01〜20重量%が好ましい。
【0075】
0.01重量%未満である場合には、有機顔料の脱離量の低減効果及び耐光性向上効果が得られない。0.01〜20重量%の被覆量により、有機顔料の脱離量低減効果及び耐光性向上が十分に得られるので、20重量%を超えて必要以上に被覆する意味がない。
【0076】
中間被覆物で被覆されている本発明に係るカラーフィルター用着色材は、中間被覆物で被覆されていない本発明に係るカラーフィルター用着色材の場合とほぼ同程度の粒子サイズ、粒子径の幾何標準偏差値、BET比表面積値、色相(L*値、a*値、b*値)、着色力及び隠蔽力を有している。また、有機顔料の脱離の程度は中間被覆物を被覆することによって向上し、脱離の程度は5が好ましく、耐光性は、ΔE*値で4.0以下が好ましく、より好ましくは3.0以下である。
【0077】
次に、本発明に係るカラーフィルター用着色材を用いたカラーフィルター用着色組成物について述べる。
【0078】
本発明に係るカラーフィルター用着色組成物は、本発明に係るカラーフィルター用着色材、分散剤、バインダー樹脂、反応性希釈剤であるモノマー、重合開始剤及び溶剤から構成される。
【0079】
前記カラーフィルター用着色組成物における着色材の配合割合は、バインダー樹脂及びモノマー100重量部に対して5〜400重量部の範囲で使用することができる。得られるカラーフィルターの分光特性を考慮すれば、好ましくは6〜250重量部が好ましく、より好ましくは7〜150重量部である。
【0080】
分散剤としては、ラウリル硫酸アンモニウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸トリエタノールアミン等のアニオン性界面活性剤、ステアリルアミンアセテート、ラウリルトリメチルアンモニウムクロライド等のカチオン性界面活性剤、ラウリルジメチルアミンオキサイド、ラウリルカルボキシメチルヒドロキシエチルイミダゾリウムベタイン等の両性界面活性剤、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ステアリルエーテル、ソルビタンモノステアレート等の非イオン性界面活性剤の1種又は2種以上を用いることができる。
【0081】
バインダー樹脂としては、可視光領域の全波長領域において透明性を有するものであれば、特に限定されるものではなく、熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂等、通常カラーフィルター用着色組成物に用いられる樹脂を用いることができる。
【0082】
熱硬化性樹脂及び熱可塑性樹脂としては、ブチラール樹脂、スチレン−マレイン酸共重合樹脂、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−酢酸ビニル共重合樹脂、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリウレタン系樹脂、フェノール樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル系樹脂、アルキッド樹脂、スチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ゴム系樹脂、エポキシ樹脂、セルロース系樹脂、ポリブタジエン、ポリイミド樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂等を用いることができる。
【0083】
反応性希釈剤であるモノマーとしては、重合することにより塗膜を形成するモノマー又は/及びオリゴマーを用いることができる。
【0084】
上記モノマー及びオリゴマーとしては、アクリル酸、メタクリル酸、2−ヒドロキシエチルアクリレート、2−ヒドロキシプロピルメタクリレート、ビニルアセテート、N−ヒドロキシメチルアクリルアミド、N−(1,1−ジメチル−3−オキソブチル)アクリルアミド、ポリ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メタクリレート、メチレンビスアクリルアミド、1,3,5−トリアクリロイル−1,3,5−トリアザシクロヘキサン、ペンタエリスリトールトリアクリレート、スチレン、酢酸ビニル、アクリル酸、メタクリル酸エステル、アクリロニトリル等を用いることができる。
【0085】
重合開始剤としては、2−トリクロロメチル−5−スチリル−1,3,4−オキサジアゾール等のハロメチルオキサジアゾール、2,4,6−トリ(トリクロロメチル)トリアジン等のトリアジン系化合物、アゾビスイソブチロニトリル、ベンゾジンアルキルエーテル、チオアクリドン、ベンジル及びN−(アルキルスルホニルオキシ)−1,8−ナフタレンジカルボキシイミド等の光分解型重合開始剤、ベンゾフェノン、アントラキノン及び9−フェニルアクリジン等の水素移動型重合開始剤及びベンズアンスロン/トリエタノールアミン、メチレンブルー/ベンゼンスルフィン酸塩、トリアリルイミダゾリル二量体/ミヒラーズケトン及び四塩化炭素/マンガンカルボニル等の電子移動型複合系重合開始剤等を用いることができる。
【0086】
溶剤としては、シクロヘキサノン等の脂環族炭化水素系溶剤、ジエチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールエーテル系溶剤、酢酸エチル、酢酸ブチル、酢酸アミル等のエステル系溶剤、メタノール、エタノール、イソプロピルアルコール、ブタノール等のアルコール系溶剤、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ等のセロソルブ系溶剤、イソブチルケトン、メチルエチルケトン、アセトン等のケトン系溶剤、トルエン、キシレン、エチルベンゼン等の芳香族炭化水素系溶剤、ミネラルスピリット等の石油系溶剤、セロソルブアセテート等を単独あるいは混合して用いることができる。
【0087】
本発明に係るカラーフィルター用着色材を用いて赤色着色膜を単独で形成した場合、光沢度は70%以上、好ましくは80%以上であり、620nmの透過率が70%以上であり、好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上であって480nmの透過率が5%以下、好ましくは3%以下を有しており、耐光性ΔE*値は5.0以下が好ましく、より好ましくは4.0以下である。
【0088】
本発明に係るカラーフィルター用着色材を用いて緑色着色膜を単独で形成した場合、光沢度は70%以上、好ましくは80%以上であり、530nmの透過率が70%以上であり、好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上であって650nmの透過率が5%以下、好ましくは3%以下を有しており、耐光性ΔE*値は5.0以下が好ましく、より好ましくは4.0以下である。
【0089】
本発明に係るカラーフィルター用着色材を用いて青色着色膜を単独で形成した場合、光沢度は70%以上、好ましくは80%以上であり、460nmの透過率が70%以上であり、好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上であって630nmの透過率が5%以下、好ましくは3%以下を有しており、耐光性ΔE*値は5.0以下が好ましく、より好ましくは4.0以下である。
【0090】
次に、本発明に係るカラーフィルター用着色材を用いたカラーフィルターについて述べる。
【0091】
本発明におけるカラーフィルターは、ガラス基板上に形成されたブラックマトリックス層、カラー表示用のR(赤)、G(緑)、B(青)からなる着色層及び液晶を駆動するための透明導電膜(ITO)から構成される。なお、必要に応じて着色膜上に透明保護膜を形成してもよい。また、横電界によって液晶を駆動する方式の表示装置の場合には、ITO透明導電膜を省略することもできる。
【0092】
本発明に係るカラーフィルターは、各色の透過領域において、光透過率が70%以上であり、好ましくは75%以上、より好ましくは80%以上を有している。
【0093】
次に、本発明に係るカラーフィルター用着色材の製造法について述べる。
【0094】
本発明に係るカラーフィルター用着色材は、白色無機粒子と糊剤とを混合し、白色無機粒子の粒子表面を糊剤によって被覆し、次いで、糊剤によって被覆された白色無機粒子と有機顔料を混合することによって得ることができる。
【0095】
白色無機粒子の粒子表面への糊剤による被覆は、白色無機粒子と糊剤又は糊剤の溶液とを機械的に混合攪拌したり、白色無機粒子に糊剤の溶液又は糊剤を噴霧しながら機械的に混合攪拌すればよい。添加した糊剤は、ほぼ全量が白色無機粒子の粒子表面に被覆される。
【0096】
なお、糊剤としてアルコキシシラン又はフルオロアルキルシランを用いた場合、被覆されたアルコキシシラン又はフルオロアルキルシランは、その一部が被覆工程を経ることによって生成する、アルコキシシランから生成するオルガノシラン化合物又はフルオロアルキルシランから生成するフッ素含有オルガノシラン化合物として被覆されていてもよい。この場合においてもその後の有機顔料の付着に影響することはない。
【0097】
糊剤を均一に白色無機粒子の粒子表面に被覆するためには、白色無機粒子の凝集をあらかじめ粉砕機を用いて解きほぐしておくことが好ましい。
【0098】
白色無機粒子と糊剤との混合攪拌、有機顔料と粒子表面に糊剤が被覆されている白色無機粒子との混合攪拌をするための機器としては、粉体層にせん断力を加えることのできる装置が好ましく、殊に、せん断、へらなで及び圧縮が同時に行える装置、例えば、ホイール型混練機、ボール型混練機、ブレード型混練機、ロール型混練機を用いることができ、ホイール型混練機がより効果的に使用できる。
【0099】
前記ホイール型混練機としては、エッジランナー(「ミックスマラー」、「シンプソンミル」、「サンドミル」と同義語である)、マルチマル、ストッツミル、ウエットパンミル、コナーミル、リングマラー等があり、好ましくはエッジランナー、マルチマル、ストッツミル、ウエットパンミル、リングマラーであり、より好ましくはエッジランナーである。前記ボール型混練機としては、振動ミル等がある。前記ブレード型混練機としては、ヘンシェルミキサー、プラネタリーミキサー、ナウターミキサー等がある。前記ロール型混練機としては、エクストルーダー等がある。
【0100】
白色無機粒子と糊剤との混合攪拌時における条件は、白色無機粒子の粒子表面に糊剤ができるだけ均一に被覆されるように、線荷重は19.6〜1960N/cm(2〜200Kg/cm)、好ましくは98〜1470N/cm(10〜150Kg/cm)、より好ましくは147〜980N/cm(15〜100Kg/cm)、処理時間は5分〜24時間、好ましくは10分〜20時間の範囲で処理条件を適宜調整すればよい。なお、撹拌速度は2〜2000rpm、好ましくは5〜1000rpm、より好ましくは10〜800rpmの範囲で処理条件を適宜調整すればよい。
【0101】
糊剤の添加量は、白色無機粒子100重量部に対して0.15〜45重量部が好ましい。0.15〜45重量部の添加量により、白色無機粒子100重量部に対して有機顔料を1〜500重量部付着させることができる。
【0102】
白色無機粒子の粒子表面に糊剤を被覆した後、有機顔料を添加し、混合攪拌して糊剤被覆に有機顔料を付着させる。必要により更に、乾燥乃至加熱処理を行ってもよい。
【0103】
有機顔料は、少量ずつを時間をかけながら、殊に5分〜24時間、好ましくは5分〜20時間程度をかけて添加するか、若しくは、白色無機粒子粉末100重量部に対して5〜25重量部の有機顔料を、所望の添加量となるまで分割して添加することが好ましい。
【0104】
混合攪拌時における条件は、有機顔料が均一に付着するように、線荷重は19.6〜1960N/cm(2〜200Kg/cm)、好ましくは98〜1470N/cm(10〜150Kg/cm)、より好ましくは147〜980N/cm(15〜100Kg/cm)、処理時間は5分〜24時間、好ましくは10分〜20時間の範囲で処理条件を適宜調整すればよい。なお、撹拌速度は2〜2000rpm、好ましくは5〜1000rpm、より好ましくは10〜800rpmの範囲で処理条件を適宜調整すればよい。
【0105】
有機顔料の添加量は、白色無機粒子100重量部に対して1〜500重量部であり、好ましくは10〜400重量部、より好ましくは20〜300重量部である。有機顔料の添加量が上記範囲外の場合には、目的とするカラーフィルター用着色材が得られない。
【0106】
乾燥乃至加熱処理を行う場合の加熱温度は、通常40〜150℃が好ましく、より好ましくは60〜120℃であり、加熱時間は、10分〜12時間が好ましく、30分〜3時間がより好ましい。
【0107】
なお、糊剤としてアルコキシシラン及びフルオロアルキルシランを用いた場合には、これらの工程を経ることにより、最終的にはアルコキシシランから生成するオルガノシラン化合物又はフルオロアルキルシランから生成するフッ素含有オルガノシラン化合物となって被覆されている。
【0108】
複数の有色付着層を有するカラーフィルター用着色材は、白色無機粒子と糊剤とを混合し、白色無機粒子の粒子表面を糊剤によって被覆し、次いで、糊剤によって被覆された白色無機粒子と有機顔料とを混合して糊剤被覆に有機顔料を付着させて第一有色付着層を形成する(中間顔料)。次いで、前記第一有色付着層を形成した中間顔料と糊剤とを混合し、更に、糊剤被覆中間顔料と有機顔料とを混合して第一有色付着層上に糊剤を介して有機顔料を付着させることによって得ることができる。前記各工程における糊剤との混合処理及び有機顔料との混合処理は上記各処理と同様にして行えばよい。なお、必要に応じて糊剤による被覆及び有機顔料の付着を繰り返すことによって3層以上の有色付着層を形成したカラーフィルター用着色材を得ることができる。
【0109】
白色無機粒子は、必要により、糊剤との混合撹拌に先立って、あらかじめ、アルミニウムの水酸化物、アルミニウムの酸化物、ケイ素の水酸化物及びケイ素の酸化物より選ばれる少なくとも一種からなる中間被覆物で被覆しておいてもよい。
【0110】
中間被覆物による被覆は、白色無機粒子を分散して得られる水懸濁液に、アルミニウム化合物、ケイ素化合物又は当該両化合物を添加して混合攪拌することにより、又は、必要により、混合攪拌後にpH値を調整することにより、前記白色無機粒子の粒子表面を、アルミニウムの水酸化物、アルミニウムの酸化物、ケイ素の水酸化物及びケイ素の酸化物より選ばれる少なくとも一種からなる中間被覆物で被覆し、次いで、濾別、水洗、乾燥、粉砕する。必要により、更に、脱気・圧密処理等を施してもよい。
【0111】
アルミニウム化合物としては、酢酸アルミニウム、硫酸アルミニウム、塩化アルミニウム、硝酸アルミニウム等のアルミニウム塩や、アルミン酸ナトリウム等のアルミン酸アルカリ塩等が使用できる。
【0112】
ケイ素化合物としては、3号水ガラス、オルトケイ酸ナトリウム、メタケイ酸ナトリウム等が使用できる。
【0113】
次に、本発明に係るカラーフィルター用着色組成物の製造法について述べる。
【0114】
本発明に係るカラーフィルター用着色組成物は、まず、本発明に係るカラーフィルター用着色材、バインダー樹脂、溶剤及び分散剤とを混合・分散する。次いで、得られた混練物に、反応性希釈剤であるモノマー又は/及びオリゴマーと重合開始剤及び溶剤を添加し、更に混練を行うことによって得ることができる。混合・分散方法としては、ボールミル、エッジランナー、2本又は3本ロールミル、エクストルーダー及び高速度衝撃ミル等を用いることができる。
【0115】
次に、本発明に係るカラーフィルターの製造法について述べる。
【0116】
カラーフィルターの製造法のうち、着色膜の形成は、エッチング法又は転写法等の顔料分散法、インクジェット法、印刷法、電着法等によって作製することができるが、顔料分散法、インクジェット法が好ましい。
【0117】
例えば、顔料分散法であれば、ブラックマトリックスを形成したガラス基板上に、前記カラーフィルター用着色組成物を塗布し、露光、現像、焼き付け工程を繰り返すことによって、R、G、Bの着色パターンを形成する。
【0118】
カラーフィルターは常法に従って製造すればよい。例えば、透明基板上にカラーフィルター用着色組成物で着色膜を形成する。塗布はスピンナー、スプレー塗布、浸漬、ロールコーティング、バーコーティング、ダイコーティングなどの方法が用いられる。この上にパターン形成用のフォトレジストを塗布・形成する。続いて露光装置を用い、該フォトレジスト層上にマスクを置き、紫外線、可視光線、電子線、X線等を照射し、露光する。露光後、現像液で、フォトレジスト層の現像及びエッチングを行う。エッチング後不要となった該フォトレジスト層をアセトン、セロソルブ系などの溶剤を用いて剥離する。着色層を熱処理し、着色層のパターンを形成させる。
【0119】
以上の工程を赤、緑、青の3色の着色組成物、または、黄、シアン、マゼンダについて繰り返す。必要に応じてアクリルポリマー、ポリシロキサン、ポリイミドなどからなるオーバーコート膜を形成し、ITOなどの金属酸化膜をスパッタすることにより、カラーフィルターを作製する。
【0120】
【発明の実施の形態】
本発明の代表的な実施の形態は、次の通りである。
【0121】
粒子の平均粒子径は、いずれも電子顕微鏡写真に示される粒子350個の粒子径をそれぞれ測定し、その平均値で示した。
【0122】
粒子の粒子径の粒度分布は、下記の方法により求めた幾何標準偏差値で示した。
【0123】
即ち、上記拡大写真に示される粒子の粒子径を測定した値を、その測定値から計算して求めた粒子の実際の粒子径と個数から統計学的手法に従って対数正規確率紙上に横軸に粒子径を、縦軸に所定の粒子径区間のそれぞれに属する粒子の累積個数(積算フルイ下)を百分率でプロットする。そして、このグラフから粒子の個数が50%及び84.13%のそれぞれに相当する粒子径の値を読みとり、幾何標準偏差値=積算フルイ下84.13%における粒子径/積算フルイ下50%における粒子径(幾何平均径)に従って算出した値で示した。幾何標準偏差値が1に近いほど、粒子の粒子径の粒度分布が優れていることを意味する。
【0124】
比表面積値は、BET法により測定した値で示した。
【0125】
中間被覆物によって被覆された白色無機粒子の粒子表面に存在するAl量及びSi量は、「蛍光X線分析装置3063M型」(理学電機工業株式会社製)を使用し、JIS K0119の「けい光X線分析通則」に従って測定した。
【0126】
白色無機粒子の粒子表面に被覆されている糊剤の被覆量及びカラーフィルター用着色材に付着している有機顔料の被覆量は、「堀場金属炭素・硫黄分析装置EMIA−2200型」(株式会社堀場製作所製)を用いて炭素量を測定することにより求めた。
【0127】
カラーフィルター用着色材に付着している有機顔料の脱離の程度は下記方法により、カラーフィルター用着色材からの有機顔料の脱離の程度を目視により5段階で評価した。5がカラーフィルター用着色材の粒子表面からの有機顔料の脱離量が少ないことを示す。
【0128】
被測定粒子粉末2gとエタノール20mlを50mlの三角フラスコに入れ、60分間超音波分散を行った後、回転数10,000rpmで15分間遠心分離を行い、被測定粒子粉末と溶剤部分とを分離した。得られた被測定粒子粉末を80℃で1時間乾燥させ、電子顕微鏡写真(×50,000)に示される視野の中に存在する、脱離して再凝集した有機顔料の個数を目視で観察し、白色無機粒子と有機顔料を、糊剤を介さず単に混合しただけの混合粒子粉末の電子顕微鏡写真(×50,000)と比較して5段階で評価した。
【0129】
1:白色無機粒子と有機顔料を、糊剤を介さず単に混合した場合と同程度。
2:カラーフィルター用着色材100個当たりに30個以上50個未満。
3:カラーフィルター用着色材100個当たりに10個以上30個未満。
4:カラーフィルター用着色材100個当たりに5個以上10個程度。
5:カラーフィルター用着色材100個当たりに5個未満。
【0130】
白色無機粒子、有機顔料及びカラーフィルター用着色材の色相は、試料0.5gとヒマシ油0.5mlとをフーバー式マーラーで練ってペースト状とし、このペーストにクリアラッカー4.5gを加え、混練、塗料化してクリアフィルム上に150μm(6mil)のアプリケーターを用いて塗布した塗布片(塗膜厚み:約30μm)を作製し、該塗布片について標準白色板をバックにして、「多光源分光測色計MSC−IS−2D」(スガ試験機株式会社製)を用いて測定を行い、JIS Z 8929に定めるところに従って表色指数で示した。なお、C*値は彩度を表し、下記数1に従って求めることができる。
【0131】
【数1】
C*値=((a*値)2+(b*値)2)1/2
【0132】
カラーフィルター用着色材の着色力は、まず下記に示す方法に従って作製した原色エナメルと展色エナメルのそれぞれを、クリアフィルム上に150μm(6mil)のアプリケーターを用いて塗布して塗布片を作製し、該塗布片について標準白色板をバックにして、「多光源分光測色計MSC−IS−2D」(スガ試験機株式会社製)を用いてL*値を測色し、その差をΔL*値とした。
【0133】
次いで、カラーフィルター用着色材の標準試料として、カラーフィルター用着色材と同様の割合で有機顔料と白色無機粒子とを単に混合した混合顔料を用いて、上記と同様にして原色エナメルと展色エナメルの塗布片を作製し、各塗布片のL*値を測色し、その差をΔLs*値とした。
【0134】
得られたカラーフィルター用着色材のΔL*値と標準試料のΔLs*値を用いて下記数2に従って算出した値を着色力(%)として示した。
【0135】
【数2】
着色力(%)=100+{(ΔLs*値−ΔL*値)×10}
【0136】
原色エナメルの作製:
上記試料粉体10gとアミノアルキッド樹脂16g及びシンナー6gとを配合して3mmφガラスビーズ90gと共に140mlのガラスビンに添加し、次いで、ペイントシェーカーで45分間混合分散した後、アミノアルキッド樹脂50gを追加し、更に5分間ペイントシェーカーで分散させて、原色エナメルを作製した。
【0137】
展色エナメルの作製:
上記原色エナメル12gとアミラックホワイト(二酸化チタン分散アミノアルキッド樹脂)40gとを配合し、ペイントシェーカーで15分間混合分散して、展色エナメルを作製した。
【0138】
白色無機粒子、有機顔料及びカラーフィルター用着色材の隠蔽力は、上記で得られた原色エナメルを用いて、JIS K 5101 8.2のクリプトメーター法に従って得られた値で示した。
【0139】
白色無機粒子、有機顔料及びカラーフィルター用着色材の耐光性は、前述の着色力を測定するために作製した原色エナメルを、ガラス板(0.8mm×70mm×150mm)に150μmの厚みで塗布、乾燥して塗膜を形成し、得られた測定用塗布片の半分を金属製フォイルで覆い、「アイ スーパーUVテスター」(SUV−W13(岩崎電気株式会社製))を用いて、紫外線を照射強度100mW/cm2で6時間連続照射した後、金属製フォイルで覆うことによって紫外線が照射されなかった部分と紫外線照射した部分との色相(L*値、a*値、b*値)をそれぞれ測定し、紫外線が照射されなかった部分の測定値を基準に、下記数3に従って算出したΔE*値によって示した。
【0140】
【数3】
ΔE*値=((ΔL*値)2+(Δa*値)2+(Δb*値)2)1/2
ΔL*値: 比較する試料の紫外線照射有無のL*値の差
Δa*値: 比較する試料の紫外線照射有無のa*値の差
Δb*値: 比較する試料の紫外線照射有無のb*値の差
【0141】
カラーフィルター用着色組成物を用いて得られた各着色膜の色度は、後述する処方によって調製した各着色組成物をクリアフィルムに150μmの厚みで塗布、乾燥して塗膜を形成して得られた測定用塗布片について、「ポータブル分光色彩計 カラーガイド45/0」(ビックケミー・ジャパン株式会社製)を用いて測定を行い、CIE(国際照明委員会)に定めるXY色度図に従って示した。
【0142】
着色膜の光沢度は、前記測定用塗布片を「グロスメーター UGV−5D」(スガ試験機株式会社製)を用いて入射角60°の時の光沢度で示した。光沢度が高いほど、カラーフィルター用着色組成物の分散性が優れていることを示す。
【0143】
カラーフィルター用着色組成物を用いた着色膜の耐光性は、前記着色組成物をガラス板(0.8mm×70mm×150mm)に150μmの厚みで塗布、乾燥して得られた測定用塗布片の一部を金属製フォイルで覆い、「アイ スーパーUVテスター」(SUV−W13(岩崎電気株式会社製))を用いて、紫外線を照射強度100mW/cm2で6時間連続照射した後、金属製フォイルで覆うことによって紫外線が照射されなかった部分と紫外線照射した部分との色相(L*値、a*値、b*値)を、「多光源分光測色計(MSC−IS−2D、スガ試験機株式会社製)Multi−spctro−colour−Meter」を用いて測定し、紫外線が照射されなかった部分の測定値を基準に、前記数3に従って算出したΔE*値によって示した。
【0144】
カラーフィルター用着色組成物を用いた着色膜の光透過率は、前記各着色膜の色度を測定するために作製した測定用塗布片を用いて、赤色系着色膜の場合は620nm及び480nmの波長の光透過率を、緑色系着色膜の場合は530nm及び650nmの波長の光透過率を、緑色系着色膜の場合は460nm及び630nmの波長の光透過率を、「自記光電分光光度計UV−2100」(株式会社島津製作所製)を用いて測定した。
【0145】
カラーフィルターの光透過率は、後述する方法によって作製したカラーフィルターを用いて、620nm、530nm及び460nmの各波長の光透過率を、「自記光電分光光度計UV−2100」(株式会社島津製作所製)を用いて測定した。
【0146】
<カラーフィルター用着色材の製造>
図1の電子顕微鏡写真(×50,000)に示すシリカ粒子粉末(粒子形状:球状、平均粒子径0.022μm、BET比表面積値193.8m2/g、幾何標準偏差値1.22、屈折率1.42、L*値92.4、a*値0.2、b*値0.4、C*値0.4、隠蔽力10cm2/g、耐光性8.14)7.0kgに、メチルハイドロジェンポリシロキサン(商品名:TSF484:GE東芝シリコーン株式会社製)560gを、エッジランナーを稼動させながらシリカ粒子粉末に添加し、588N/cm(60Kg/cm)の線荷重で30分間混合攪拌を行った。なお、このときの攪拌速度は22rpmで行った。
【0147】
次に、図2の電子顕微鏡写真(×50,000)に示す有機顔料G−1(種類:フタロシアニン系顔料、粒子形状:粒状、平均粒子径0.06μm、BET比表面積値60.5m2/g、L*値21.83、a*値−18.31、b*値−7.36、隠蔽力210cm2/g、耐光性ΔE*値9.63)7.0kgを、エッジランナーを稼動させながら30分間かけて添加し、更に588N/cm(60Kg/cm)の線荷重で120分間混合攪拌を行い、メチルハイドロジェンポリシロキサン被覆に有機顔料G−1を付着させた後、乾燥機を用いて80℃で60分間乾燥を行い、カラーフィルター用着色材を得た。なお、このときの攪拌速度は22rpmで行った。
【0148】
得られたカラーフィルター用着色材は、平均粒子径が0.026μmの粒状粒子であった。BET比表面積値は124.6m2/g、粒子径の幾何標準偏差値は1.23、色相のうちL*値は24.16、a*値は−17.84、b*値は−8.69であり、着色力は155%、隠蔽力は460cm2/g、耐光性ΔE*値は1.58、有機顔料の脱離の程度は5であり、メチルハイドロジェンポリシロキサンの被覆量はC換算で2.17重量%であった。付着している有機顔料G−1量はC換算で17.99重量%(シリカ粒子粉末100重量部に対して100重量部に相当する)であった。
【0149】
得られたカラーフィルター用着色材の電子顕微鏡写真(×50,000)を図3に示す。添加した有機顔料G−1の粒子がほとんど認められないことから、有機顔料G−1のほぼ全量がメチルハイドロジェンポリシロキサン被覆に付着していることが認められた。また、有機顔料G−1は添加時の粒子形状及び粒子サイズを維持しておらず、芯粒子よりもはるかに微細化された状態で芯粒子の粒子表面に付着層を形成していることが認められた。
【0150】
<カラーフィルター用着色組成物の製造>
前記カラーフィルター用着色材、メチルメタクリレート/メタクリル酸共重合体及びシクロヘキサノンを下記組成割合で3本ロールミルを用いて混練した。
【0151】
カラーフィルター用着色材 10.0重量部、
メチルメタクリレート/メタクリル酸共重合体 10.0重量部、
カチオン性高分子分散剤(ソルスパース24000) 2.5重量部、
シクロヘキサノン 12.5重量部。
【0152】
得られた混練物に、16.5重量部の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、サンドグラインダーを用いて分散し、得られた混練物を1μmのグラスフィルターで濾過した。
【0153】
次いで、ジペンタエリストールペンタアクリレート、2,4,6−トリ(トリクロロメチル)トリアジン、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を下記組成割合で添加して、カラーフィルター用着色組成物を得た。
【0154】
ジペンタエリスリトールペンタアクリレート 10.0重量部、
2,4,6−トリ(トリクロロメチル)トリアジン 1.0重量部、
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 37.5重量部。
【0155】
前記カラーフィルター用着色組成物をクリアベースフィルムに150μm(6mil)の厚みで塗布、乾燥して緑色着色膜を得た。得られた着色膜の光沢度は94%、色度はx値が0.24、y値が0.65、Y値が36.97、耐光性はΔE*値が1.58であった。波長530nmの透過率は87.5%、波長650nmの透過率は1%未満であった。
【0156】
<カラーフィルターの作製>
膜厚1.0μmの樹脂ブラックマトリックスのパターンを形成したノンアルカリガラス基板(厚さ0.7mm)上に前記緑色着色組成物をスピンコートし、90℃で10分間、乾燥機を用いて加熱乾燥して、膜厚1.5μmの着色膜を得た。この膜上にポジ型フォトレジストを塗布し、80℃で20分間加熱乾燥して1.1μmのレジスト膜を得た。超高圧水銀灯250Wを用い、400mJ/cm2の光量で露光を行った。現像液に浸漬し、現像を行った後、エッジングし、不要となったフォトレジスト層をメチルセルソルブアセテートで剥離した。さらに、得られた着色膜を窒素雰囲気中で250℃で30分間加熱処理し、膜厚1.2μmの緑色着色膜のパターンを得た。
【0157】
その後、同様にして、青色着色組成物、赤色着色組成物のそれぞれ、膜厚1.2μmパターンを形成した。
【0158】
トリメリット酸 65.05gをγ−ブチルラクトン 280gに溶解した後に、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン 74.95gを添加し、120℃で2時間加熱した。得られた溶液 20gにビスフェノキシエタノールフルオレンジグリシジルエーテル7g、ジエチレングリコールジメチルエーテル 15gを加えて、室温(約23℃)で2時間撹拌した。得られた樹脂溶液組成物を前記カラーフィルターにスピンコートし、100℃で5分、260℃で30分加熱することにより、膜厚1.0μmのオーバーコートとした。次に、スパッタリング法により、オーバーコート上にITOを製膜してカラーフィルターを得た。
【0159】
得られたカラーフィルターの透過率は、波長620nmが85.2%、波長530nmが88.6%、波長460nmが84.9%であった。
【0160】
【作用】
本発明において最も重要な点は、白色無機粒子の粒子表面が糊剤によって被覆されていると共に、該被覆に有機顔料が付着しているカラーフィルター用着色材は、シャープな粒度分布を有すると共に、耐光性に優れており、しかも分光特性に優れたカラーフィルター用着色材であるという事実である。
【0161】
そして、本発明に係るカラーフィルター用着色材が鮮明な色相を有し、耐光性に優れ、しかも透明性が高いので、本発明におけるカラーフィルターも、鮮明な色相を有し、耐光性に優れ、しかも透明性が高くすることができる。
【0162】
本発明においては、白色無機粒子の粒子表面からの有機顔料の脱離を抑制することができる。これは、白色無機粒子の粒子表面に、有機ケイ素化合物、カップリング剤、オリゴマー及び高分子を介して微細化された有機顔料を強固に付着させたことによるものと本発明者は推定している。
【0163】
本発明において、シャープな粒度分布を有するカラーフィルター用着色材が得られる理由として、本発明者は、芯粒子としてシャープな粒度分布を有する白色無機粒子粉末を用いたこと及び付着させる有機顔料が微細な状態で均一に付着しているためと考えている。
【0164】
本発明に係るカラーフィルター用着色材の耐光性が優れている理由として、本発明者は、比較的耐光性に優れている芯粒子の粒子表面に、耐光性に優れた糊剤を介して染料と比べて格段に耐光性に優れている有機顔料を付着させたことによるものと推定している。
【0165】
また、本発明に係るカラーフィルター用着色材を用いて得られたカラーフィルター用着色組成物は、優れた分散性及び分光特性を有しているという事実である。
【0166】
本発明に係るカラーフィルター用着色組成物が優れた分散性を有する理由として、本発明者は、芯粒子の粒子表面からの有機顔料の脱離が抑制された本発明に係るカラーフィルター用着色材を用いたことにより、カラーフィルター用着色組成物の製造時におけるビヒクル中への分散が、脱離した有機顔料によって阻害されることがないためと考えている。
【0167】
本発明に係るカラーフィルター用着色組成物が優れた分光特性を有する理由として、本発明者は、通常はビヒクル中で自己凝集又は結晶成長を起こして大粒子として挙動する有機顔料が、本発明に係るカラーフィルター用着色材の場合は、芯粒子の粒子表面に微細な状態で均一に付着していることによって、大粒子化することなくビヒクル中に存在することができるためと考えている。
【0168】
【実施例】
次に、実施例及び比較例を示す。
【0169】
芯粒子1〜3:
芯粒子粉末として表1に示す特性を有する白色無機粒子を用意した。
【0170】
【表1】
【0171】
芯粒子4:
芯粒子1のシリカ粒子粉末20kgと水150lとを用いて、シリカ粒子粉末を含むスラリーを得た。得られたシリカ粒子粉末を含む再分散スラリーのpH値を、水酸化ナトリウム水溶液を用いて10.5に調整した後、該スラリーに水を加えスラリー濃度を98g/lに調整した。このスラリー150lを加熱して60℃とし、このスラリー中に1.0mol/lのアルミン酸ナトリウム溶液2722ml(シリカ粒子粉末に対してAl換算で0.5重量%に相当する)を加え、30分間保持した後、酢酸を用いてpH値を7.5に調整した。この状態で30分間保持した後、濾過、水洗、乾燥、粉砕して粒子表面がアルミニウムの水酸化物により被覆されているシリカ粒子粉末を得た。
【0172】
このときの製造条件を表2に、得られた表面処理済みシリカ粒子粉末の諸特性を表3に示す。
【0173】
芯粒子5、6:
芯粒子2及び3の各白色無機粒子を用い、表面被覆物の種類及び量を種々変化させた以外は、前記芯粒子4と同様にして粒子表面が被覆物で被覆されている白色無機粒子を得た。
【0174】
このときの製造条件を表2に、得られた表面処理済み白色無機粒子の諸特性を表3に示す。
【0175】
【表2】
【0176】
【表3】
【0177】
尚、表面処理工程における被覆物の種類のAはアルミニウムの水酸化物であり、Sはケイ素の酸化物を表わす。
【0178】
有機顔料:
有機顔料として表4に示す諸特性を有する有機顔料を用意した。
【0179】
【表4】
【0180】
実施例1〜9、比較例1〜5:
糊剤による被覆工程における添加物の種類、添加量、エッジランナー処理の線荷重及び時間、有機顔料の付着工程における有機顔料の種類、添加量、エッジランナー処理の線荷重及び時間を種々変化させた以外は、前記発明の実施の形態と同様にしてカラーフィルター用着色材を得た。
【0181】
このときの製造条件を表5及び表6に、得られたカラーフィルター用着色材の諸特性を表7及び8に示す。
【0182】
なお、実施例1〜5、18及び19では、芯粒子100.0gに対して、各有機顔料100.0gを20.0gづつ5回に分けて添加した。実施例12〜14では、芯粒子100.0gに対して、各有機顔料100.0gを100分かけて添加した。実施例6〜8では、芯粒子粉末100.0gに対して、各有機顔料をあらかじめヘンシェルミキサー等で混合した後、該混合顔料100.0gを100分かけて添加した。実施例9〜11では、芯粒子粉末100.0gに対して、各有機顔料を15.0gづつ10回に分けて添加した。実施例15〜17では、芯粒子100.0gに対して、各有機顔料200.0gを200分かけて添加した。
【0183】
【表5】
【0184】
【表6】
【0185】
【表7】
【0186】
【表8】
【0187】
<カラーフィルター用樹脂組成物>
実施例20〜38:
カラーフィルター用着色材の種類を種々変化させた以外は、前記発明の実施の形態と同様にしてカラーフィルター用着色組成物を得た。
【0188】
このときの製造条件及び得られた着色膜の諸特性を表9及び表10に示す。
【0189】
【表9】
【0190】
【表10】
【0191】
<カラーフィルター>
実施例39〜44、比較例16〜18:
カラーフィルター用着色組成物の種類を種々変化させた以外は、前記発明の実施の形態と同様にしてカラーフィルターを得た。
【0192】
このときの製造条件及び得られたカラーフィルターの諸特性を表11に示す。
【0193】
【表11】
【0194】
【発明の効果】
本発明に係るカラーフィルター用着色材は、シャープな粒度分布を有すると共に、耐光性に優れており、しかも分光特性に優れているので、カラーフィルター用着色材として好適である。
【0195】
本発明におけるカラーフィルター用着色組成物は、前記カラーフィルター用着色材を用いているので、分散性と分光特性に優れているため、カラーフィルター用着色組成物として好適である。
【0196】
本発明におけるカラーフィルターは、分光特性に優れているの出、カラー液晶表示素子(LCD)などカラーフィルターとして好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 発明の実施の形態で用いたシリカ粒子の電子顕微鏡写真である(×50,000)。
【図2】 発明の実施の形態で用いた有機顔料G−1の電子顕微鏡写真である(×50,000)。
【図3】 発明の実施の形態で得られたカラーフィルター用着色材の電子顕微鏡写真である(×50,000)。
Claims (4)
- 白色無機粒子の粒子表面が糊剤によって被覆されていると共に該被覆に有機顔料が付着している平均粒子径0.001〜1.0μmの複合粒子粉末からなり、前記有機顔料の付着量が前記白色無機粒子100重量部に対して1〜500重量部であることを特徴とするカラーフィルター用着色材。
- 請求項1記載の白色無機粒子の粒子表面が、あらかじめアルミニウムの水酸化物、アルミニウムの酸化物、ケイ素の水酸化物及びケイ素の酸化物より選ばれる少なくとも一種からなる中間被覆物によって被覆されていることを特徴とするカラーフィルター用着色材。
- 請求項1又は請求項2に記載のカラーフィルター用着色材を含むカラーフィルター用着色組成物。
- 請求項1又は請求項2に記載のカラーフィルター用着色材を含むカラーフィルター。
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