JP4875903B2 - 顔料分散組成物および着色感光性組成物 - Google Patents
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Description
また、このような着色感光性組成物による層は、一般に極めて薄く、かつ、薄厚で高い着色濃度を示すことが要求されることから、例えば有機溶媒中に、有機顔料を高度に、また均一に微細化した状態で分散させることが必要となる。
(1)良溶媒に有機顔料を溶解した溶液と該溶媒と相溶する前記有機顔料の貧溶媒とを混合することにより形成された有機顔料粒子と、主鎖に酸基を有するグラフト重合体とを含み、該粒子は水溶性の含窒素高分子化合物を前記有機顔料を溶解した溶液及び貧溶媒の両方もしくは一方に添加して形成したものであり、前記含窒素高分子化合物は、アミン、アミド、イミン、イミド、カルボジイミド、ヒドラジド、又はウレタンの基をその繰り返し構造体の中に有する分子量500以上の重合体であることを特徴とする顔料分散組成物。
(2)前記酸基を有するグラフト重合体が、少なくとも共重合成分として酸基を有する重合性単量体成分および末端にエチレン性不飽和二重結合を有する重合性オリゴマー成分とから構成される共重合体であることを特徴とする(1)に記載の顔料分散組成物。
(3)前記共重合体が、前記重合性オリゴマー由来の単位を15〜98質量%含み、かつ、前記酸基を有する重合性単量体由来の単位を1〜40質量%含むことを特徴とする(2)に記載の顔料分散組成物。
(4)前記重合性オリゴマーが、数平均分子量1000〜20000、かつ、末端に(メタ)アクリロイル基を有するものであることを特徴とする(2)または(3)に記載の顔料分散組成物。
(5)前記共重合体が有機顔料100質量部に対して10〜80質量部含まれることを特徴とする(2)〜(4)のいずれか1項に記載の顔料分散組成物。
(6)前記含窒素高分子化合物を含むことを特徴とする(1)〜(5)のいずれか1項に記載の顔料分散組成物。
(7)前記重合性オリゴマーが式(3)で表される(1)〜(6)のいずれか1項に記載の顔料分散組成物。
(8)有機溶剤に分散していることを特徴とする(1)〜(7)のいずれか1項に記載の顔料分散組成物。
(9)前記酸基がカルボキシル基及び/またはリン酸基からなることを特徴とする(2)〜(8)のいずれか1項に記載の顔料分散組成物。
(10)前記含窒素高分子化合物は、ポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミド、ポリビニルピロリドン、又はポリ−4−ビニルピリジンである(1)〜(9)のいずれか1項に記載の顔料分散組成物。
(11)前記良溶媒がスルホキシド系溶媒またはアミド系溶媒である(1)〜(10)のいずれか1項に記載の顔料分散組成物。
(12)前記貧溶媒が水性溶媒である(1)〜(11)のいずれか1項に記載の顔料分散組成物。
(13)前記グラフト重合体が前記有機顔料粒子を濃縮し再分散した後に添加された(1)〜(12)のいずれか1項に記載の顔料分散組成物。
(14)(1)〜(13)のいずれか1項に記載の顔料分散組成物と、エチレン性不飽和二重結合を2個以上有する多官能モノマーと、光重合開始剤とを含むことを特徴とする着色感光性組成物。
(15)良溶媒に有機顔料を溶解した溶液と該溶媒と相溶する前記有機顔料の貧溶媒とを混合することにより有機顔料粒子を形成するに当たり、アミン、アミド、イミン、イミド、カルボジイミド、ヒドラジド、又はウレタンの基をその繰り返し構造体の中に有する分子量500以上の重合体からなる水溶性の含窒素高分子化合物を前記有機顔料を溶解した溶液及び貧溶媒の両方もしくは一方に添加して前記有機顔料粒子を形成し、当該有機顔料粒子を濃縮し再分散した後に主鎖に酸基を有するグラフト重合体を添加することを特徴とする顔料分散組成物の製造方法。
以下、本発明の顔料分散組成物について詳細に説明する。
本発明の顔料分散組成物は、良溶媒に有機顔料を溶解した溶液と該溶媒と相溶する前記有機顔料の貧溶媒とを混合することにより形成される有機顔料粒子と、酸基を有するグラフト重合体を含む。また本発明の顔料分散組成物は、含窒素高分子化合物、顔料分散剤、アルカリ可溶性樹脂、溶剤、その他必要な成分を適宜含むことが出来る。
本発明で用いる有機顔料は、色相的に限定されるものではない。詳しくは、ペリレン、ペリノン、キナクリドン、キナクリドンキノン、アントラキノン、アントアントロン、ベンズイミダゾロン、ジスアゾ縮合、ジスアゾ、アゾ、インダントロン、フタロシアニン、トリアリールカルボニウム、ジオキサジン、アミノアントラキノン、ジケトピロロピロール、チオインジゴ、イソインドリン、イソインドリノン、ピラントロンもしくはイソビオラントロン系顔料、またはそれらの混合物などの顔料である。
好ましい有機顔料は、キナクリドン、ジケトピロロピロール、フタロシアニン、ジオキサジン、アミノアントラキノンまたはアゾである。
本発明の顔料分散組成物において、2種類以上の有機顔料または有機顔料の固溶体を組み合わせて用いることもできる。
本発明に用いられる酸基を有するグラフト重合体は、側鎖として酸基を有する部位が、直接又はスペーサー部位を介して共有結合により主鎖に結合した重合体であり、それに限定されるものではないが、例えば、少なくとも共重合成分として酸基を有する重合性単量体成分および末端にエチレン性不飽和二重結合を有する重合性オリゴマー成分とから構成される共重合体、側鎖に酸基を有する(共)重合体にグラフト部位となる成分を高分子反応で付加させたもの、側鎖に酸基を有する(共)重合体を起点として重合反応を行いグラフト部位を形成したものなどが挙げられる。本発明における酸基を有するグラフト重合体は、公知の高分子反応や、酸基を有する重合性単量体および末端にエチレン性不飽和二重結合を有する重合性オリゴマーとの共重合反応等を参照することによって合成したものを用いることができる。合成適性から考えると(反応条件が穏やかで合成が簡便、原材料が安価等)、本発明に用いられる酸基を有するグラフト重合体は、酸基を有する重合性単量体および末端にエチレン性不飽和二重結合を有する重合性オリゴマーとの共重合反応によって合成される共重合体であることが好ましい。
本発明に好ましく用いられる共重合体は、酸基を有する重合性単量体成分および末端にエチレン性不飽和二重結合を有する重合性オリゴマー成分とから構成される。本発明における共重合体としては、アクリル酸および/または、メタクリル酸と末端にエチレン性不飽和二重結合を有する重合性オリゴマーとの共重合体、あるいはアクリル酸および/またはメタクリル酸、末端にエチレン性不飽和二重結合を有する重合性オリゴマーに加えてこれらと共重合可能なその他のモノマーとの共重合体を用いることができる。
上記重合性単量体としては、酸基を有する重合性単量体であれば適宜選択することができる。上記酸基とはpKa10以下の酸解離定数を示すものであり、具体的にはカルボキシル基、フェノール性水酸基、リン酸、スルホン酸などの酸素原子に結合した水素を有する酸基、活性メチレン基、活性メチン基などのカルボニル基などの電子吸引性基に隣接した炭素原子に結合した水素を有する酸基、スルホンアミド基、スルホニルアミド基などの窒素原子に結合した水素を有する酸基等を挙げることができる。これらの酸基のうち、本発明において好ましいものは、酸素原子に結合した水素を有するものであり、具体的にはカルボキシル基、リン酸基を挙げることが出来る。また、上記重合性単量体の好ましい例として、アクリル酸、メタクリル酸を挙げることが出来る。
上記重合性オリゴマー(以下、「マクロモノマー」と称することがある。)は、エチレン性不飽和二重結合を有する基を末端に有するオリゴマーである。本発明においては、上記重合性オリゴマーの中でも、該オリゴマーの両末端の内の一方にのみエチレン性不飽和二重結合を有する基を有するのが好ましい。
1)(メタ)アクリル酸/末端メタクリロイル化ポリメチル(メタ)アクリレート共重合体
2)(メタ)アクリル酸/末端メタクリロイル化ポリブチル(メタ)アクリレート共重合体
3)(メタ)アクリル酸/末端メタクリロイル化ポリスチレン共重合体
4)(メタ)アクリル酸/末端メタクリロイル化メチル(メタ)アクリレートと2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートの共重合体の共重合体
5)(メタ)アクリル酸/末端メタクリロイル化ブチル(メタ)アクリレートと2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートの共重合体の共重合体
6)(メタ)アクリル酸/末端メタクリロイル化2−エチルヘキシル(メタ)アクリレートと2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートの共重合体の共重合体
7)(メタ)アクリル酸/末端メタクリロイル化ポリメチル(メタ)アクリレート/ベンジルメタクリレート共重合体
8)(メタ)アクリル酸/末端メタクリロイル化メチル(メタ)アクリレートと2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートの共重合体/ベンジルメタクリレート共重合体
9)(メタ)アクリル酸/末端メタクリロイル化ブチル(メタ)アクリレートと2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートの共重合体/ベンジルメタクリレート共重合体
10)(メタ)アクリル酸/末端メタクリロイル化ポリメチル(メタ)アクリレート/メチル(メタ)アクリレート共重合体
また、上記共重合体の例において、(メタ)アクリル酸を下記の重合性単量体に置き換えたものも、好ましい例として挙げることが出来る。
1−メトキシ−2−プロピルアセテート15重量部を窒素置換した三口フラスコに導入し、スリーワンモータにて攪拌し、窒素をフラスコ内に流しながら加熱してフラスコ内を78℃まで昇温する。別に調製した下記のモノマー溶液と開始剤溶液とをそれぞれ2時間15分かけて同時に滴下した。
〔モノマー溶液〕
・メタクリル酸 3.0質量部
・1個の末端にメタクリロイル基を有するポリメチルメタクリレート
(数平均分子量:6000 商品名:マクロモノマーAA−6、東亜合成化学工業(株)製) 27.0質量部
・1−メトキシ−2−プロピルアセテート 45.0質量部
〔開始剤溶液〕
・2,2−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)
(商品名:V−65、和光純薬(株)製) 0.04質量部
・1−メトキシ−2−プロピルアセテート 9.6質量部
上記合成例1において下記組成のモノマー溶液を用いた以外は上記合成例1と同様にしてポリマーBを得た。
〔モノマー溶液〕
・メタクリル酸 4.8質量部
・ベンジルメタクリレート 4.8質量部
・1個の末端にメタクリロイル基を有するポリメチルメタクリレート
(数平均分子量:6000 商品名:マクロモノマーAA−6、東亜合成化学工業(株)製) 20.4重量部
・1−メトキシ−2−プロピルアセテート 45質量部
〔開始剤溶液〕
・2,2−アゾビス(2,4−ジメチルバレロニトリル)
(商品名:V−65、和光純薬(株)製) 0.16質量部
・1−メトキシ−2−プロピルアセテート 7.2質量部
上記合成例1において下記組成のモノマー溶液を用いた以外は上記合成例1と同様にしてポリマーCを得た。
〔モノマー溶液〕
・アクリル酸 30質量部
・1個の末端にメタクリロイル基を有するポリメチルメタクリレート
(数平均分子量:6000 商品名:マクロモノマーAA−6、東亜合成化学
工業(株)製) 27.0質量部
・1−メトキシ−2−プロピルアセテート 45質量部
本発明の顔料分散組成物は、含窒素高分子化合物を含むことが好ましい。含窒素高分子化合物は、好ましくは、アミン、アミド、イミン、イミド、カルボジイミド、ヒドラジド、ウレタン等の基をその繰り返し構造体の中に有する分子量500以上の重合体(重縮合体、重付加体)であり、分子量1000〜400000のものであることがより好ましく、5000〜80000であることが特に好ましい。本発明において高分子の分子量とは、特に断らない限り、重量平均分子量をいう。高分子の分子量の測定方法としては、クロマトグラフィー法、粘度法、光散乱法、沈降速度法等が挙げられる。本発明では、特に断らない限りクロマトグラフィー法により測定した重量平均分子量を用いる。
本発明における含窒素高分子化合物は、水溶性であることが好ましい。ここで水溶性とは、室温で水100gに対して1g以上溶解することを指す。好ましい水溶性含窒素高分子化合物として、例えばポリビニルピロリドン、ポリ-N-ビニルアセトアミド、ポリアクリルアミドを挙げることが出来る。
本発明の顔料分散組成物は、顔料分散剤も含むことができる。特に原料の有機顔料として表面改質剤を含まない有機顔料を用いる場合においては、顔料分散剤を含むことが好ましい。顔料分散剤としては、アニオン性、カチオン性、両イオン性、ノニオン性もしくは顔料性の顔料分散剤を含むことができる。
また、特開2000−239554号公報に記載の一般式(I)で表される化合物も、好ましく用いられる。
本発明の顔料分散組成物は、酸基を有するアルカリ可溶性バインダーを含有することが出来る。本発明の顔料分散組成物に含まれる酸基を有するアルカリ可溶性バインダー(以下、単に「バインダー」ということがある。)としては、側鎖にカルボン酸基やカルボン酸塩基などの極性基を有するポリマーが好ましい。その例としては、特開昭59−44615号公報、特公昭54−34327号公報、特公昭58−12577号公報、特公昭54−25957号公報、特開昭59−53836号公報及び特開昭59−71048号公報に記載されているようなメタクリル酸共重合体、アクリル酸共重合体、イタコン酸共重合体、クロトン酸共重合体、マレイン酸共重合体、部分エステル化マレイン酸共重合体等を挙げることができる。また側鎖にカルボン酸基を有するセルロース誘導体も挙げることができ、またこの他にも、水酸基を有するポリマーに環状酸無水物を付加したものも好ましく使用することができる。また、特に好ましい例として、米国特許第4,139,391号明細書に記載のベンジル(メタ)アクリレートと(メタ)アクリル酸との共重合体や、ベンジル(メタ)アクリレートと(メタ)アクリル酸と他のモノマーとの多元共重合体を挙げることができる。これらの極性基を有するバインダーポリマーは、単独で用いてもよく、或いは通常の膜形成性のポリマーと併用する組成物の状態で使用してもよく、有機顔料100質量部に対する添加量は10〜200質量部が一般的であり、25〜100質量部が好ましい。
本発明においては、好ましくは、顔料分散組成物が有機溶媒に分散しているものである。上記溶剤としては、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、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、プロピ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メチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル等の(ポリ)アルキレングリコールモノアルキルエーテルおよびこれらの酢酸エステル類;酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸i−プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸i−ブチル等の酢酸エステル類;ベンゼン、トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類;メチルエチルケトン、アセトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン類;エタノール、プロパノール、ブタノール、ヘキサノール、シクロヘキサノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール、グリセリン等のアルコール類等が挙げられる。
これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、アルキレングリコールモノアルキルエーテル類、およびその酢酸エステル類、酢酸エステル類、メチルエチルケトン等が好ましい。
次に、有機顔料粒子の形成について説明する。
本発明の有機顔料粒子は、有機顔料を良溶媒に溶解した有機顔料溶液と、有機顔料の貧溶媒とを混合して有機顔料粒子を得る再沈法によって形成される(以下、再沈法により得られた有機顔料粒子液を「有機顔料粒子再沈液」という)。
まず、有機顔料を溶解する良溶媒について説明する。
良溶媒は用いる有機顔料を溶解することが可能で、有機顔料粒子作製時に用いる貧溶媒と相溶するもしくは均一に混ざるものであれば特に制限はない。本発明における有機顔料の良溶媒への溶解性は有機顔料の溶解度が0.1質量%以上であるが、0.2質量%以上であることが好ましく、0.5質量%以上であることがより好ましい。この溶解度は酸またはアルカリの存在下で溶解された場合の溶解度であってもよい。貧溶媒と良溶媒との相溶性もしくは均一混合性の好ましい範囲は、良溶媒の貧溶媒に対する溶解量が30質量%以上であることが好ましく、50質量%以上であることがより好ましい。
アミド系溶媒としては、例えば、N,N−ジメチルホルムアミド、1−メチル−2−ピロリドン、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、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などが挙げられる。
有機顔料溶液の調製条件については特に制約はなく、常圧から亜臨界、超臨界条件の範囲を選択できる。常圧での温度は−10〜150℃が好ましく、−5〜130℃がより好ましく、0〜100℃が特に好ましい。
使用される酸の量は、有機顔料を均一に溶解可能な量であり、特に限定されないが、塩基に比べて過剰量用いられる場合が多い。無機酸および有機酸の場合を問わず、好ましくは有機顔料に対して3〜500モル当量であり、より好ましくは10〜500モル当量であり、さらに好ましくは30〜200モル当量である。
次に、有機顔料の貧溶媒について説明する。
有機顔料の貧溶媒は、有機顔料を溶解する良溶媒と相溶するもしくは均一に混ざるものであれば特に制限はない。本発明における有機顔料の貧溶媒への溶解性は有機顔料の溶解度が0.05質量%以下であるが、0.02質量%以下であることが好ましく、0.01質量%以下であることがより好ましい。この溶解度は酸またはアルカリの存在下で溶解された場合の溶解度であってもよい。また、良溶媒と貧溶媒との相溶性もしくは均一混合性は、良溶媒の項で述べたとおりである。
本発明に用いられる有機顔料粒子の製造方法において、有機顔料溶液および有機顔料溶液を添加して有機顔料粒子を生成させるための貧溶媒の両方もしくは一方に分散剤を添加することが好ましい。または分散剤溶液を別系統で有機顔料粒子形成時に添加することも好ましい。分散剤は(1)析出した顔料表面に素早く吸着して、微細な顔料粒子を形成し、かつ(2)これらの粒子が再び凝集することを防ぐ作用を有するものである。
なお、高分子分散剤の分子量は溶液として均一に溶解できるものであれば制限なく用いることができるが、好ましくは分子量1,000〜2,000,000であり、5,000〜1,000,000がより好ましく、10,000〜500,000がさらに好ましく、10,000〜100,000が特に好ましい(本発明においては、特に断りのない限り、分子量とは重量平均分子量を意味する。高分子化合物は多分散系であり、必ずしも同一の分子量または粒子量を持たない。したがって、分子量を測定すると得られた値はなんらかの形で平均された平均分子量になる。その主なものは次の3種類である。すなわち、(1)数平均分子量Mn、(2)重量平均分子量Mw、(3)Z平均分子量Mzであり、Mn<Mw<Mzの関係が成立する。)。
また高分子分散剤溶液の濃度は、高分子分散剤の溶解度等により適宜定められるが、高分子分散剤の量(他の分散剤と併用するときはその総量)が、溶液の全量に対し1〜90質量%であることが好ましく、10〜80質量%であることがより好ましく、30〜80質量%であることが特に好ましい。
ノニオン性分散剤(ノ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、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテル、ポリオキシエチレン脂肪酸エステル、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンアルキルアミン、グリセリン脂肪酸エステルなどを挙げることができる。なかでも、ポリオキシエチレンアルキルアリールエーテルが好ましい。これらノニオン性分散剤は、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。
高分子分散剤の有機顔料に対する添加量(他の分散剤と併用するときはその総量)は、有機顔料粒子の均一分散性および保存安定性をより一層向上させるために、有機顔料100質量部に対して0.1〜1000質量部の範囲であることが好ましく、より好ましくは1〜500質量部の範囲であり、特に好ましくは10〜250質量部の範囲である。0.1質量部未満であると有機顔料粒子の分散安定性の向上が見られない場合がある。
有機顔料粒子作製時、すなわち有機顔料粒子を析出し、形成する際の貧溶媒の条件に特に制限はなく、常圧から亜臨界、超臨界条件の範囲を選択できる。常圧での温度は−30〜100℃が好ましく、−10〜60℃がより好ましく、0〜30℃が特に好ましい。
有機顔料溶液と貧溶媒との混合方法に特に制約はないが、一方を撹拌しておき、そこに他方を添加することが好ましく、有機顔料溶液を撹拌された貧溶媒に添加することが特に好ましい。また有機顔料溶液と有機顔料の貧溶媒とを混合する際、別系統で高分子分散剤を含有した溶液を同時または逐次的に添加することも好ましい。
有機顔料粒子の粒径に関しては、計測法により数値化して集団の平均の大きさを表現する方法があるが、よく使用されるものとして、分布の最大値を示すモード径、積分分布曲線の中央値に相当するメジアン径、各種の平均径(数平均、長さ平均、面積平均、重量平均、体積平均等)などがあり、本発明においては、特に断りのない限り、粒径とは数平均径をいう。
有機顔料粒子(一次粒子)の粒径は、500μm以下が好ましく、100μm以下がさらに好ましく、10μm以下がより好ましい。さらにナノメートルサイズの顔料粒子を製造する場合は、該粒径は1nm〜1μmであることが好ましく、1〜200nmであることがより好ましく、2〜100nmであることがさらに好ましく、5〜80nmであることが特に好ましい。
本発明の顔料分散組成物においては、有機顔料粒子分散液を、脱塩濃縮することによって、カラーフィルタ塗布液やインクジェット用インクに適した有機顔料粒子分散液を工業的な規模で生産することが可能である。
以下に、分散液を濃縮する方法について説明する。
濃縮方法に関しては、有機顔料粒子液を濃縮できれば特に制約されないが、例えば、有機顔料粒子分散液に、抽出溶媒を添加混合し、有機顔料粒子を該抽出溶媒相に濃縮抽出して、その濃縮抽出液をフィルターなどによりろ過して濃縮顔料粒子液とする方法、遠心分離によって有機顔料粒子を沈降させて濃縮する方法、限外ろ過により脱塩濃縮を行う方法、真空凍結乾燥により溶媒を昇華させて濃縮する方法、加熱ないし減圧による溶媒を乾燥させて濃縮する方法等が好ましい。またはこれらの組合せなどが非常に好ましく用いられる。
濃縮後の有機顔料粒子濃度に関しては、1〜100質量%が好ましく、5〜100質量%がより好ましく、10〜100質量%が特に好ましい。
エステル系溶媒としては、例えば、2−(1−メトキシ)プロピルアセテート、酢酸エチル、乳酸エチルなどが挙げられる。アルコール系溶媒としては、例えば、n−ブタノール、イソブタノールなどが挙げられる。芳香族系溶媒としては、例えば、ベンゼン、トルエン、キシレンなどが挙げられる。脂肪族系溶媒としては、例えば、n−ヘキサン、シクロヘキサンなどが挙げられる。また、抽出溶媒は上記の好ましい溶媒による純溶媒であっても、複数の溶媒による混合溶媒であってもよい。
抽出溶媒を添加した後、分散液と十分に接触するように攪拌混合することが好ましい。攪拌混合は通常の方法を用いることができる。抽出溶媒を添加し混合するときの温度に特に制約はないが、1〜100℃であることが好ましく、5〜60℃であることがより好ましい。抽出溶媒の添加、混合はそれぞれの工程を好ましく実施できるものであればどのような装置を用いてもよいが、例えば、分液ロート型の装置を用いて実施できる。
上50,000以下のものが好ましく、5,000以上15,000以下のものがより好ま
しい。
遠心分離条件は、遠心力(重力加速度の何倍の遠心加速度がかかるかを表す値)で50〜10000が好ましく、100〜8000がより好ましく、150〜6000が特に好ましい。遠心分離時の温度は、分散液の溶剤種によるが、−10〜80℃が好ましく、−5〜70℃がより好ましく、0〜60℃が特に好ましい。
加熱減圧乾燥温度は30〜230℃が好ましく、35〜200℃がより好ましく、40〜180℃が特に好ましい。減圧時の圧力は、100〜100000Paが好ましく、300〜90000Paがより好ましく、500〜80000Paが特に好ましい。
本発明の顔料分散組成物においては、その製造時に、濃縮した有機顔料粒子を、バインダーを含む有機溶媒中に再び微細分散化(以下、再分散化ともいう。)する(本発明において、微細分散化とは、分散液中の粒子の凝集を解き分散度を高めることをいう)。
例えばカラーフィルター用途においてはビヒクルに添加して分散させることができる。前記ビヒクルとは、塗料が液体状態にあるときに顔料を分散させている媒質の部分をいい、液状であって前記顔料と結合して塗膜を固める部分(バインダー)と、これを溶解希釈する成分(有機溶媒)とを含む。なお本発明においては、有機顔料粒子形成時に用いるバインダーと再分散化に用いるバインダーとが同じであっても異なっていてもよく、それぞれ、顔料粒子形成バインダーおよび再分散化バインダーとして区別していうこともある。
このような凝集顔料粒子(本発明において、凝集顔料粒子とは、凝集体など顔料粒子が二次的な力で集まっているものをいう。)を分散する方法として、例えば超音波による分散方法や物理的なエネルギーを加える方法を用いることができる。
用いられる超音波照射装置は10kHz以上の超音波を印加できる機能を有することが好ましく、例えば、超音波ホモジナイザー、超音波洗浄機などが挙げられる。超音波照射中に液温が上昇すると、顔料粒子の熱凝集が起こるため(非特許文献1参照)、液温を1〜100℃とすることが好ましく、5〜60℃がより好ましい。温度の制御方法は、分散液温度の制御、分散液を温度制御する温度調整層の温度制御、などによって行うことができる。
物理的なエネルギーを加えて濃縮した有機顔料粒子を分散させる際に使用する分散機としては、特に制限はなく、例えば、ニーダー、ロールミル、アトライダー、スーパーミル、ディゾルバ、ホモミキサー、サンドミル等の分散機が挙げられる。
再分散時に用いる分散剤として[有機顔料粒子形成時の分散剤]に示した化合物を再度用いることも好ましい。
また、前記共重合体を添加するに先立ち、前記顔料性顔料分散剤を添加することも好ましい。前記顔料性分散剤の好ましい添加量としては、上記顔料100質量部に対し0.1〜100質量部であり、1〜50質量部が特に好ましい。
さらに、本発明の顔料分散組成物、着色感光性組成物に含まれる有機顔料の粒子は、高度に、また均一に、微細化した状態で分散させられているため、薄い膜厚さで、高い着色濃度を発揮し、例えばカラーフィルタ等の薄層化を可能とするものである。
さらに、着色画像形成時の露光・現像に用いられるアルカリ性の現像液に対しても、本発明の顔料分散組成物、着色感光性樹脂組成物は、結合剤(バインダー)としてアルカリ性水溶液に可溶なものを用いており、環境上の要求にも応えることができる。
一般に着色感光性組成物は、顔料と感光性組成物とから構成される。上記感光性組成物としては、例えば、特開平3−282404号公報に記載されている感光性組成物等が挙げられ、具体的には、ネガ型ジアゾ樹脂とバインダからなる感光性組成物、光重合性組成物、アジド化合物とバインダとからなる感光性組成物、桂皮酸型感光性組成物、等が挙げられる。上記感光性組成物としては、アルカリ水溶液により現像可能なものと、有機溶剤により現像可能なものとが知られているが、公害防止、労働安全性等の点でアルカリ水溶液により現像可能なものが好ましい。
上記エチレン性不飽和二重結合を二個以上有する多官能モノマーとしては、例えば、特開昭60−258539号公報に記載されているような公知の(メタ)アクリル酸エステル、ウレタン(メタ)アクリレート、(メタ)アクリル酸アミド、アリル化合物、ビニルエステル、等が挙げられる。これらは1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、(メタ)アクリル酸エステルが好ましい。
上記光重合開始剤としては、波長が約300〜500nmに少なくとも約50の分子吸光係数を有する化合物を少なくとも1種使用するのが好ましく、このような化合物としては、例えば、特開平2−48664号公報、特開平1−152449号公報、および特開平2−153353号公報に記載されているような、芳香族ケトン類、ロフィン2量体、ベンゾイン、ベンゾインエーテル類、ポリハロゲン類、等が挙げられる。これらは、1種単独で使用してもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、4,4’−ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノンと2−(o−クロロフェニル)−4,5−ジフェニルイミダゾール2量体の組み合わせ、および4−[p−N,N−ジ(エトキシカルボニルメチル)−2,6−ジ(トリクロロメチル)−s−トリアジン]が好ましい。
(1)上記顔料分散組成物を調製した後、これを用いて上記着色感光性組成物を調製する工程
(2)得られた着色感光性組成物を基板上に塗布し乾燥して、または、別の仮支持体上に塗布し乾燥して形成した層を基板上に転写して、着色感光性組成物による層を形成する工程
(3)基板上に形成された着色感光性組成物による層を露光、現像し、パターンを形成する工程
ジメチルスルホキシド100mlに、ナトリウムメトキシド28%メタノール溶液3.3ml、顔料(ピグメントレッド254)6000mg、ポリビニルピロリドン6000mg、顔料分散剤Aを600mg添加した顔料溶液Aを調製した。
これとは別に貧溶媒として、1mol/l塩酸16mlを含有した水1000mlを用意した。
調製した顔料分散液(有機顔料濃度約0.5質量%)に、500mlの2−(1−メトキシ)プロピルアセテートを加えて25℃で10分間、500rpmで攪拌した後1日静置し、ナノ顔料を2−(1−メトキシ)プロピルアセテート相に抽出し、濃縮抽出液とした。
有機顔料を抽出した濃縮抽出液を、住友電工ファインポリマ社製FP−010型フィルターを用いて、ろ過することにより、ペースト状の濃縮顔料液(有機顔料濃度35質量%)を得た。なお、ペースト状の濃縮顔料液中のポリビニルピロリドン量は、有機顔料に対して19質量%であった。
前記ペースト 18.3g
顔料分散剤A 0.6g
上記合成例1の共重合体ポリマーA 3.2g
1−メトキシ−2−プロピルアセテート 42.0g
上記組成の顔料組成物をモーターミルM−50(アイガー社製)で、直径0.65mmのジルコニアビーズを用い、周速9m/sで1時間分散した。
(1)粘度測定:得られた顔料分散組成物について、E型粘度計を用いてその1日後の粘度を測定し、増粘の程度を評価した。結果を表1に示す。
ポリマーAを上記合成例2のポリマーBに代えた以外は、実施例1と同様にして顔料分散組成物を調製し、実施例1と同様の評価を行なった。
ポリマーAを上記合成例3のポリマーCに代えた以外は、実施例1と同様にして顔料分散組成物を調製し、実施例1と同様の評価を行なった。
ポリマーAをポリマーDに代えた以外は、実施例1と同様にして顔料分散組成物を調製し、実施例1と同様の評価を行なった。但しポリマーDとは上記重合性単量体―1とマクロモノマーAA−6との共重合体(重量換算での共重合比10:90、重量平均分子量20000)である。
ポリマーAをポリマーEに代えた以外は、実施例1と同様にして顔料分散組成物を調製し、実施例1と同様の評価を行なった。但しポリマーEとは上記重合性単量体−2とマクロモノマーAA−6との共重合体(重量換算での共重合比10:90、重量平均分子量20000)である。
分散時に顔料分散剤Aを添加しない以外は実施例1と同様にして顔料分散組成物を調製し、実施例1と同様の評価を行なった。
ポリマーA3.2gをポリマーB1.6gとポリマーC1.6gの混合物に代えた以外は、実施例1と同様にして顔料分散組成物を調製し、実施例1と同様の評価を行なった。
ポリマーAをポリマーFに代えた以外は、実施例1と同様にして顔料分散組成物を調製し、実施例1と同様の評価を行なった。但しポリマーFとはメタクリル酸とマクロモノマーAA−6との共重合体(重量換算での共重合比5:95、重量平均分子量20000)である。
ポリマーAをポリマーGに代えた以外は、実施例1と同様にして顔料分散組成物を調製し、実施例1と同様の評価を行なった。但しポリマーGとはメタクリル酸とマクロモノマーAA−6との共重合体(重量換算での共重合比20:80、重量平均分子量20000)である。
ポリマーAをポリマーHに代えた以外は、実施例1と同様にして顔料分散組成物を調製し、実施例1と同様の評価を行なった。但しポリマーHとはメタクリル酸とマクロモノマーAA−3(東亞合成(株)製、AA−6と同様の構造を有し数平均分子量が3000)との共重合体(重量換算での共重合比10:90、重量平均分子量20000)である。
ポリマーAをポリマーIに代えた以外は、実施例1と同様にして顔料分散組成物を調製し、実施例1と同様の評価を行なった。但しポリマーIとはメタクリル酸とマクロモノマーAA−10(東亞合成(株)製、AA−6と同様の構造を有し数平均分子量が10000)との共重合体(重量換算での共重合比10:90、重量平均分子量20000)である。
ポリマーAをポリマーJに代えた以外は、実施例1と同様にして顔料分散組成物を調製し、実施例1と同様の評価を行なった。但しポリマーJとはメタクリル酸とマクロモノマーAA−6との共重合体(重量換算での共重合比10:90、重量平均分子量10000)である。
ポリマーAをポリマーKに代えた以外は、実施例1と同様にして顔料分散組成物を調製し、実施例1と同様の評価を行なった。但しポリマーKとはメタクリル酸とマクロモノマーAA−6との共重合体(重量換算での共重合比10:90、重量平均分子量70000)である。
ポリマーAを、メタクリル酸/メタクリル酸ベンジル共重合体(モル比28/72、重量平均分子量30000)に変更した以外は、実施例1と同様にして顔料分散組成物を調製し、実施例1と同様の評価を行なった。
比較例1において、分散時に顔料分散剤Aを添加しない以外は実施例1と同様にして顔料分散組成物を調製し、実施例1と同様の評価を行なった。
下記組成を混合し、カラーフィルタ作製用の着色感光性組成物を調製した。
・実施例1の顔料分散組成物 32.0g
・メタクリル酸/メタクリル酸ベンジル共重合体 1.0g
(モル比28/72、重量平均分子量30000、30%1−メトキシ−2−
プロピルアセテート溶液)
・ペンタエリスリトールテトラアクリレート 5.2g
・4−[p−N,N−ジ(エトキシカルボニルメチル)]
−2,6−ジ(トリクロロメチル)−5−トリアジン 0.2g
・ハイドロキノンモノメチルエーテル 0.01g
・1−メトキシ−2−プロピルアセテート 62g
実施例1の顔料分散組成物を、実施例2の顔料分散組成物に代えた外は、実施例14と同様にして着色感光性組成物を調製し、実施例14と同様にして評価した。
実施例1の顔料分散組成物を、実施例3の顔料分散組成物に代えた外は、実施例14と同様にして着色感光性組成物を調製し、実施例14と同様にして評価した。
実施例1の顔料分散組成物を、実施例4の顔料分散組成物に代えた以外は、実施例14と同様にして着色感光性組成物を調製し、実施例14と同様にして評価した。
実施例1の顔料分散組成物を実施例5の顔料分散組成物に代えた以外は、実施例14と同様にして着色感光性組成物を調製し、実施例14と同様にして評価した。
実施例1の顔料分散組成物を実施例6の顔料分散組成物に代えた以外は、実施例14と同様にして着色感光性組成物を調製し、実施例14と同様にして評価した。
実施例1の顔料分散組成物を実施例7の顔料分散組成物に代えた以外は、実施例14と同様にして着色感光性組成物を調製し、実施例14と同様にして評価した。
実施例1の顔料分散組成物を実施例8の顔料分散組成物に代えた以外は、実施例14と同様にして着色感光性組成物を調製し、実施例14と同様にして評価した。
実施例1の顔料分散組成物を実施例9の顔料分散組成物に代えた以外は、実施例14と同様にして着色感光性組成物を調製し、実施例14と同様にして評価した。
実施例1の顔料分散組成物を実施例10の顔料分散組成物に代えた以外は、実施例14と同様にして着色感光性組成物を調製し、実施例14と同様にして評価した。
実施例1の顔料分散組成物を実施例11の顔料分散組成物に代えた以外は、実施例14と同様にして着色感光性組成物を調製し、実施例14と同様にして評価した。
実施例1の顔料分散組成物を実施例12の顔料分散組成物に代えた以外は、実施例14と同様にして着色感光性組成物を調製し、実施例14と同様にして評価した。
実施例1の顔料分散組成物を実施例13の顔料分散組成物に代えた以外は、実施例14と同様にして着色感光性組成物を調製し、実施例14と同様にして評価した。
実施例1の顔料分散組成物を比較例1の顔料分散組成物に代えた以外は、実施例14と同様にして着色感光性組成物を調製し、実施例14と同様にして評価した。
実施例1の顔料分散組成物を比較例2の顔料分散組成物に代えた以外は、実施例14と同様にして着色感光性組成物を調製し、実施例14と同様にして評価した。
試薬 製造元
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−ピグメントレッド254(イルガフォアレッド) チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製
1−メチル−2−ピロリドン 和光純薬社製
2−(1−メトキシ)プロピルアセテート 和光純薬社製
ジメチルスルホキシド 和光純薬社製
ナトリウムメトキシド 28%メタノール溶液 和光純薬社製
−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−
82 循環用ポンプ
83 限外ろ過モジュール
84 補充純粋計測用流量計
85 透過水計測用流量計
86 逆方向洗浄用ポンプ
Claims (15)
- 良溶媒に有機顔料を溶解した溶液と該溶媒と相溶する前記有機顔料の貧溶媒とを混合することにより形成された有機顔料粒子と、主鎖に酸基を有するグラフト重合体とを含み、該粒子は水溶性の含窒素高分子化合物を前記有機顔料を溶解した溶液及び貧溶媒の両方もしくは一方に添加して形成したものであり、前記含窒素高分子化合物は、アミン、アミド、イミン、イミド、カルボジイミド、ヒドラジド、又はウレタンの基をその繰り返し構造体の中に有する分子量500以上の重合体であることを特徴とする顔料分散組成物。
- 前記酸基を有するグラフト重合体が、少なくとも共重合成分として酸基を有する重合性単量体成分および末端にエチレン性不飽和二重結合を有する重合性オリゴマー成分とから構成される共重合体であることを特徴とする請求項1に記載の顔料分散組成物。
- 前記共重合体が、前記重合性オリゴマー由来の単位を15〜98質量%含み、かつ、前記酸基を有する重合性単量体由来の単位を1〜40質量%含むことを特徴とする請求項2に記載の顔料分散組成物。
- 前記重合性オリゴマーが、数平均分子量1000〜20000、かつ、末端に(メタ)アクリロイル基を有するものであることを特徴とする請求項2または3に記載の顔料分散組成物。
- 前記共重合体が有機顔料100質量部に対して10〜80質量部含まれることを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載の顔料分散組成物。
- 前記含窒素高分子化合物を含むことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の顔料分散組成物。
- 有機溶剤に分散していることを特徴とする請求項1〜7のいずれか1項に記載の顔料分散組成物。
- 前記酸基がカルボキシル基及び/またはリン酸基からなることを特徴とする請求項2〜8のいずれか1項に記載の顔料分散組成物。
- 前記含窒素高分子化合物は、ポリアクリルアミド、ポリメタクリルアミド、ポリビニルピロリドン、又はポリ−4−ビニルピリジンである請求項1〜9のいずれか1項に記載の顔料分散組成物。
- 前記良溶媒がスルホキシド系溶媒またはアミド系溶媒である請求項1〜10のいずれか1項に記載の顔料分散組成物。
- 前記貧溶媒が水性溶媒である請求項1〜11のいずれか1項に記載の顔料分散組成物。
- 前記グラフト重合体が前記有機顔料粒子を濃縮し再分散した後に添加された請求項1〜12のいずれか1項に記載の顔料分散組成物。
- 請求項1〜13のいずれか1項に記載の顔料分散組成物と、エチレン性不飽和二重結合を2個以上有する多官能モノマーと、光重合開始剤とを含むことを特徴とする着色感光性組成物。
- 良溶媒に有機顔料を溶解した溶液と該溶媒と相溶する前記有機顔料の貧溶媒とを混合することにより有機顔料粒子を形成するに当たり、アミン、アミド、イミン、イミド、カルボジイミド、ヒドラジド、又はウレタンの基をその繰り返し構造体の中に有する分子量500以上の重合体からなる水溶性の含窒素高分子化合物を前記有機顔料を溶解した溶液及び貧溶媒の両方もしくは一方に添加して前記有機顔料粒子を形成し、当該有機顔料粒子を濃縮し再分散した後に主鎖に酸基を有するグラフト重合体を添加することを特徴とする顔料分散組成物の製造方法。
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