JP5724501B2 - カラーフィルタ用着色組成物及びカラーフィルタ - Google Patents
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Description
カラー液晶表示装置に用いられているカラーフィルタの上には、一般に液晶を駆動させるための透明電極が蒸着あるいはスパッタリングにより形成され、さらにその上に液晶を一定方向に配向させるための配向膜が形成されている。これらの透明電極および配向膜の性能を充分に得るには、その形成工程を一般に200℃以上、好ましくは230℃以上の高温で行う必要がある。
顔料分散法の場合、感光性樹脂組成物中に顔料を分散した感光性着色組成物(顔料レジスト材)をガラス等の透明基板に塗布し、乾燥により溶剤を除去した後、一つのフィルタ色のパターン露光を行い、次いで未露光部を現像工程で除去して1色目のパターンを形成、必要に応じて加熱等の処理を加えた後、同様の操作を全フィルタ色について順次繰り返すことによりカラーフィルタを製造することができる。
また、本発明は、着色剤(A)が、さらに600〜700nmの光波長領域における最大屈折率が1.8以下である黄色顔料(a2)を含むことを特徴とする前記カラーフィルタ用着色組成物に関する。
また、本発明は、600〜700nmの光波長領域における最大屈折率が1.8以下である黄色顔料(a2)が、C.I.Pigment Yellow 138または150であることを特徴とする前記カラーフィルタ用着色組成物に関する。
本発明のカラーフィルタ用着色組成物は、600〜700nmの光波長領域における最大屈折率が1.8以下である赤色系アゾ顔料(a1)を含む着色剤(A)と、樹脂(B)とを含むことを特徴とする。
なお、以下に挙げる「C.I.」は、カラーインデックス(C.I.)を意味する。
本発明の着色剤(A)は、600〜700nmの光波長領域における最大屈折率が1.8以下である赤色系アゾ顔料(a1)を含むことを特徴とする。
本発明における、顔料の最大屈折率は、日本分光社製のM−220S分光エリプソメーターを用いて、顔料ペレットの屈折率を波長領域600nmから700nmの範囲で5nm毎に測定することによって得た値の最大値である。
本発明の赤色系アゾ顔料(a1)とは、赤色およびオレンジ色を呈するアゾ顔料であり、C.I.Pigment Red、およびC.I.Pigment Orangeに属するアゾ顔料である。
本発明の着色剤(A)に用いる赤色系アゾ顔料(a1)は、例えば、下記のソルトミリング処理、すなわち、赤色系アゾ顔料を水溶性無機塩および水溶性有機溶剤の存在下、機械的に混練し、該無機塩および水溶性の有機溶剤とを除去して得ることが出来る。
本発明の着色剤(A)には、その他の赤色顔料、オレンジ色顔料、黄色顔料を併用することができる。併用することができる赤色およびオレンジ色顔料としては、例えばC.I.Pigment Red 81:1、81:2、81:3、122、123、149、168、177、178、179、180、192、202、214、216、220、224、226、228、254、255、262、264、272、C.I. Pigment orange 43、51、59、71、73等を用いることができる。黄色顔料としては、C.I.Pigment Yellow 1、2、3、4、5、6、10、12、13、14、15、16、17、18、24、31、32、34、35、35:1、36、36:1、37、37:1、40、42、43、53、55、60、61、62、63、65、73、74、77、81、83、93、94、95、97、98、100、101、104、106、108、109、110、113、114、115、116、117、118、119、120、123、126、127、128、129、138、139、147、150、151、152、153、154、155、156、161、162、164、166、167、168、169、170、171、172、173、174、175、176、177、179、180、181、182、185、187、188、193、194、198、199、213、及び214等を挙げることができる。
顔料を分散する際には、適宜、色素誘導体や、樹脂型顔料分散剤、界面活性剤等の顔料分散剤を用いることができる。顔料分散剤は、顔料の分散に優れ、分散後の顔料の再凝集を防止する効果が大きいので、透明性に優れたカラーフィルタが得られる。顔料分散剤は、顔料100重量部に対して、0.1〜60重量部の量で用いることができる。
本発明のカラーフィルタ用着色組成物においては、顔料の分散性を改善する目的で色素誘導体を用いることが出来る。色素誘導体としては、有機顔料、アントラキノン、アクリドン、又はトリアジンに、塩基性置換基、酸性置換基、又は置換基を有していても良いフタルイミドメチル基を導入した化合物があげられる。
一般式(1):
P−Lm
(ただし、一般式(1)中、
Pは、m価の、有機顔料残基、アントラキノン骨格、アクリドン骨格、トリアジン骨格等であり、
mは、1〜4の整数であり、
Lは、一般式(2)、(3)、及び(4)で示される群から選ばれる置換基である。)
一般式(2):
Xは、−SO2−、−CO−、−CH2−、−CH2NHCOCH2−、−CH2NHSO2CH2−、又は直接結合であり、
Yは、−NH−、−O−、又は直接結合であり、
nは、1〜10の整数であり、
Y1は、−NH−、−NR58−Z−NR59−、又は直接結合であり、
R58、及びR59は、それぞれ独立に、水素結合、置換基を有しても良い炭素数1〜36のアルキル基、置換基を有しても良い炭素数2〜36のアルケニル基、又は置換基を有しても良いフェニル基であり、
Zは、置換基を有しても良いアルキレン基、又は置換基を有しても良いアリーレン基であり、
R50、R51は、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有しても良い炭素数1〜30のアルキル基、置換基を有しても良い炭素数2〜30のアルケニル基、又はR50とR51とが一体となって更なる窒素、酸素、若しくは硫黄原子を含む、置換基を有しても良い複素環であり、
R52、R53、R54、及びR55は、それぞれ独立に、水素原子、置換基を有しても良い炭素数1〜20のアルキル基、置換基を有しても良い炭素数2〜20のアルケニル基、置換基を有しても良い炭素数6〜20のアリーレン基であり、
R56は、水素原子、置換基を有しても良い炭素数1〜20のアルキル基、置換基を有しても良い炭素数2〜20のアルケニル基であり、
R57は、上記一般式(2)で示される置換基、又は上記一般式(3)で示される置換基であり、
Qは、水酸基、アルコキシル基、上記一般式(2)で示される置換基、又は上記一般式(3)で示される置換基である。〕
式(5): −SO2Cl
式(6): −COCl
式(7): −CH2NHCOCH2Cl
式(8): −CH2Cl
式(5)〜(8)の置換基と上記アミン成分との反応時、式(5)〜(8)の置換基の一部が加水分解して、塩素が水酸基に置換したものが混在していてもよい。その場合、式(5)、及び式(6)は、それぞれ、スルホン酸基、及びカルボン酸基となるが、何れも遊離酸のままでもよく、又、1〜3価の金属又は上記のモノアミンとの塩であってもよい。
樹脂型顔料分散剤は、顔料に吸着する性質を有する顔料親和性部位と、顔料担体や溶媒と相溶性のある部位とを有し、顔料に吸着して顔料の顔料担体や溶媒への分散を安定化する働きをするものである。
顔料親和性部位としては、カルボキシル基、ヒドロキシル基、燐酸基、燐酸エステル基、スルホン酸基、ヒドロキシル基、アミノ基、四級アンモニウム塩基、及びアミド基等の極性基、並びに、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイド、及びこれらの複合系等の親水性ポリマー鎖等が挙げられ、色素担体と相溶性のある部位としては、長鎖アルキル鎖、ポリビニル鎖、ポリエーテル鎖、及びポリエステル鎖等が挙げられる。
スチレン−無水マレイン酸共重合物、オレフィン−無水マレイン酸共重合物、ポリ(メタ)アクリル酸塩、スチレン−(メタ)アクリル酸共重合体、(メタ)アクリル酸−(メタ)アクリル酸アルキルエステル共重合体、(メタ)アクリル酸−ポリビニル系マクロマー共重合体、燐酸エステル基含有アクリル樹脂、芳香族カルボキシル基含有アクリル樹脂、ポリスチレンスルフォン酸塩、アクリルアミド−(メタ)アクリル酸共重合物、カルボキシメチルセルロース、カルボキシル基を有するポリウレタン、ナフタレンスルホン酸塩のホルマリン縮合物、及びアルギン酸ソーダ等のアニオン系樹脂型顔料分散剤;
ポリビニルアルコール、ポリアルキレンポリアミン、ポリアクリルアミド、及びポリマー澱粉等のノニオン系樹脂型顔料分散剤;並びに、
ポリエチレンイミン、アミノアルキル(メタ)アクリレート共重合物、ポリビニルイミダゾリン、アミノ基を有するポリウレタン、ポリ(低級アルキレンイミン)と遊離のカルボキシル基を有するポリエステルとの反応物、及びサトキンサン等のカチオン系樹脂型顔料分散剤が挙げられ、これらを単独又は2種以上を混合して用いることができる。
Disperbyk−101、103、107、108、110、111、116、130、140、154、161、162、163、164、165、166、170、171、174、180、181、182、183、184、185、190、2000、2001、2020、2090、2091、2164、及び2163、並びに、Anti−Terra−U、203、及び204、並びに、BYK−P104、P104S、及び220S、並びに、Lactimon、Lactimon−WS、及びBykumen等のビックケミー社製樹脂型顔料分散剤;
SOLSPERSE−3000、9000、13240、13650、13940、17000、18000、20000、21000、24000、26000、27000、28000、31845、32000、32500、32600、34750、36600、38500、41000、41090、及び53095等の日本ルーブリゾール社製樹脂型顔料分散剤;並びに、
EFKA−46、47、48、452、LP4008、4009、LP4010、LP4050、LP4055、400、401、402、403、450、451、453、4540、4550、LP4560、120、150、1501、1502、及び1503等のエフカケミカルズ社製樹脂型顔料分散剤等が挙げられるが、これらに限定されることなく任意の樹脂型顔料分散剤が使用でき、これらを単独又は2種以上を混合して用いることもできる。
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硫酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、スチレン−アクリル酸共重合体のアルカリ塩、ステアリン酸ナトリウム、アルキルナフタリンスルホン酸ナトリウム、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム、ドデシル硫酸モノエタノールアミン、ドデシル硫酸トリエタノールアミン、ドデシル硫酸アンモニウム、ステアリン酸モノエタノールアミン、ステアリン酸ナトリウム、ドデシル硫酸ナトリウム、スチレン−アクリル酸共重合体のモノエタノールアミン、及びポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル等のアニオン性界面活性剤;
ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンドデシルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、及びポリエチレングリコールモノラウレート等のノニオン性界面活性剤;
アルキル4級アンモニウム塩、及びそれらのエチレンオキサイド付加物等のカオチン性界面活性剤;並びに、
アルキルジメチルアミノ酢酸ベタイン等のアルキルベタイン、及びアルキルイミダゾリン等の両性界面活性剤が、挙げられ、これらは単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
本願では、「(メタ)アクリロイル」、「(メタ)アクリル」、「(メタ)アクリル酸」、「(メタ)アクリレート」、及び「(メタ)アクリロイルオキシ」と表記した場合には、特に説明がない限り、それぞれ、「アクリロイル及び/又はメタクリロイル」、「アクリル及び/又はメタクリル」、「アクリル酸及び/又はメタクリル酸」、「アクリレート及び/又はメタクリレート」、及び「アクリロイルオキシ及び/又はメタクリロイルオキシ」を表すものとする。
方法(i)としては、例えば、エポキシ基を有するエチレン性不飽和単量体と、他の1種類以上の単量体とを共重合することによって得られた共重合体の側鎖エポキシ基に、エチレン性不飽和二重結合を有する不飽和一塩基酸のカルボキシル基を付加反応させ、更に、生成した水酸基に、多塩基酸無水物を反応させ、エチレン性不飽和二重結合およびカルボキシル基を導入する方法がある。
安息香酸、(メタ)アクリル酸のα位ハロアルキル、アルコキシル、ハロゲン、ニトロ、シアノ置換体等のモノカルボン酸等が挙げられ、これらは、単独で用いても、2種類以上を併用してもかまわない。
水フタル酸、無水コハク酸、無水マレイン酸等が挙げられ、これらは単独で用いても、2
種類以上を併用してもかまわない。カルボキシル基の数を増やす等、必要に応じて、トリメリット酸無水物等のトリカルボン酸無水物を用いたり、ピロメリット酸二無水物等のテトラカルボン酸二無水物を用いて、残った無水物基を加水分解したりすること等もできる。また、多塩基酸無水物として、不飽和エチレン性二重結合を有する、エトラヒドロ無水フタル酸、又は無水マレイン酸を用いると、更に不飽和エチレン性二重結合を増やすことができる。
方法(ii)としては、水酸基を有するエチレン性不飽和単量体を使用し、他のカルボキシル基を有する不飽和一塩基酸の単量体や、他の単量体とを共重合することによって得られた共重合体の側鎖水酸基に、イソシアネート基を有するエチレン性不飽和単量体のイソシアネート基を反応させる方法がある。
リレート、2−若しくは3−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、2−若しくは3
−若しくは4−ヒドロキシブチル(メタ)アクリレート、グリセロール(メタ)アクリレート、又はシクロヘキサンジメタノールモノ(メタ)アクリレート等のヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート類が挙げられ、これらは、単独で用いても、2種類以上を併用し
て用いてもかまわない。また、上記ヒドロキシアルキル(メタ)アクリレートに、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、及び/又はブチレンオキシド等を付加重合させたポリエーテルモノ(メタ)アクリレートや、(ポリ)γ−バレロラクトン、(ポリ)ε−カプロラクトン、及び/又は(ポリ)12−ヒドロキシステアリン酸等を付加した(ポリ)エステルモノ(メタ)アクリレートも使用できる。塗膜異物抑制の観点から、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、又はグリセロール(メタ)アクリレートが好ましい。
ルオキシエチルイソシアネート、又は1,1−ビス〔(メタ)アクリロイルオキシ〕エチ
ルイソシアネート等が挙げられるが、これらに限定することなく、2種類以上併用するこ
ともできる。
有機溶剤は、着色剤(A)を十分に樹脂中に分散させ、ガラス基板等の透明基板上に本発明の着色組成物を乾燥膜厚が0.2〜5μmとなるように塗布してフィルタセグメントを形成することを容易にするために用いられる。
光重合性モノマーとしては、光重合性のモノマーまたはオリゴマーであり、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、β−カルボキシエチル(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、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、トリプロピレングリコールジ(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、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、1, 6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテルジ(メタ)アクリレート、ビスフェノールAジグリシジルエーテルジ(メタ)アクリレート、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテルジ(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、トリシクロデカニル(メタ)アクリレート、エステルアクリレート、メチロール化メラミンの(メタ)アクリル酸エステル、エポキシ(メタ)アクリレート、ウレタンアクリレート等の各種アクリル酸エステルおよびメタクリル酸エステル、(メタ)アクリル酸、スチレン、酢酸ビニル、ヒドロキシエチルビニルエーテル、エチレングリコールジビニルエーテル、ペンタエリスリトールトリビニルエーテル、(メタ)アクリルアミド、N−ヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−ビニルホルムアミド、アクリロニトリル等が挙げられる。これらは、単独でまたは2種類以上混合して用いることができる。
着色組成物には、該組成物を紫外線照射により硬化するときには、光重合開始剤等が添加される。
光重合開始剤としては、
4−フェノキシジクロロアセトフェノン、4−t−ブチル−ジクロロアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタン−1−オン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オン等のアセトフェノン系光重合開始剤;
ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンジルジメチルケタール等のベンゾイン系光重合開始剤;
ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、4−フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、アクリル化ベンゾフェノン、4−ベンゾイル−4’−メチルジフェニルサルファイド等のベンゾフェノン系光重合開始剤;
チオキサンソン、2−クロルチオキサンソン、2−メチルチオキサンソン、イソプロピルチオキサンソン、2,4−ジイソプロピルチオキサンソン等のチオキサンソン系光重合開始剤;
2,4,6−トリクロロ−s−トリアジン、2−フェニル−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(p−メトキシフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(p−トリル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−ピペロニル−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−スチリル−s−トリアジン、2−(ナフト−1−イル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−メトキシ−ナフト−1−イル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2,4−トリクロロメチル−(ピペロニル)−6−トリアジン、2,4−トリクロロメチル(4’−メトキシスチリル)−6−トリアジン等のトリアジン系光重合開始剤;
ボレート系光重合開始剤;
カルバゾール系光重合開始剤;並びに、
イミダゾール系光重合開始剤等が用いられる。
α−アシロキシエステル、アシルフォスフィンオキサイド、メチルフェニルグリオキシレート、ベンジル、9,10−フェナンスレンキノン、カンファーキノン、エチルアンスラキノン、4,4’−ジエチルイソフタロフェノン、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、及び4,4’−ジエチルアミノベンゾフェノン等の化合物を併用することもできる。
本発明の着色組成物には、透明基板上での組成物のレベリング性を良くするため、レベリング剤を添加する。レベリング剤としては、主鎖にポリエーテル構造又はポリエステル構造を有するポリジメチルシロキサンが好ましい。主鎖にポリエーテル構造を有するポリジメチルシロキサンの具体例としては、東レ・ダウコーニング社製FZ−2122、ビックケミー社製BYK−333等が挙げられる。主鎖にポリエステル構造を有するポリジメチルシロキサンの具体例としては、ビックケミー社製BYK−310、BYK−370等が挙げられる。主鎖にポリエーテル構造を有するポリジメチルシロキサンと、主鎖にポリエステル構造を有するポリジメチルシロキサンとは、併用することもできる。レベリング剤の含有量は通常、着色組成物の全重量を基準(100重量%)として、0.003〜0.5重量%である。
ポリアルキレンオキサイド単位を有するポリジメチルシロキサンは、東レ・ダウコーニング株式会社から市販されており、例えば、FZ−2110、FZ−2122、FZ−2130、FZ−2166、FZ−2191、FZ−2203、及びFZ−2207が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
本発明の着色組成物には、組成物の経時粘度を安定化させるために貯蔵安定剤を含有させることができる。又、透明基板との密着性を高めるためにシランカップリング剤等の密着向上剤を含有させることもできる。
ベンジルトリメチルアンモニウムクロライド、及びジエチルヒドロキシアミン塩酸塩等の4級アンモニウムクロライド類;
乳酸、及びシュウ酸等の有機酸類;
前記有機酸のメチルエステル類;
t−ブチルピロカテコール等のピロカテコール類;
テトラエチルホスフィン、及びテトラフェニルフォスフィン等の有機ホスフィン類;亜リン酸塩等が挙げられる。
貯蔵安定剤は、着色組成物中の色素100重量部に対して、0.1〜10重量部の量用いることができる。
ビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シラン、ビニルエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン等のビニルシラン類;
γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等の(メタ)アクリルシラン類;
β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチ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−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等のエポキシシラン類;
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、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルメチルジエトキシシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン等のアミノシラン類;並びに、
γ−メルカプト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エトキシシラン等のチオシラン類等が挙げられる。
発明のカラーフィルタ用着色組成物は、必要に応じてソルトミリングした赤色系アゾ顔料(a1)、樹脂(B)、および必要に応じて顔料分散剤、溶剤等を混合したものを、三本ロールミル、二本ロールミル、サンドミル、ニーダー、アトライター等の各種分散手段を用いて、有機溶剤や必要に応じて添加された顔料分散剤や樹脂の溶液中に湿式分散機等を用いて、顔料を微細に分散して製造することができる。顔料は、一次粒子が複数個集まった二次粒子からなる分散粒子の状態で分散され、分散状態の進行によりこの分散粒子は徐々に小さくなり、最終的には一次粒子の状態に近付いていく。又、2種以上の顔料を含むカラーフィルタ用着色組成物は、各顔料を別々に、樹脂及び溶剤中に微細に分散したものを混合して製造することもできる。
カラーフィルタ用感光性着色組成物(レジスト材)として用いる場合には、溶剤現像型あるいはアルカリ現像型着色組成物として調製することができる。溶剤現像型あるいはアルカリ現像型着色組成物は、前記顔料分散体と、光重合性モノマーと、光重合開始剤と、必要に応じて、溶剤、その他の顔料分散剤、及び添加剤等を混合して調整することができる。溶剤現像型あるいはアルカリ現像型着色組成物は、一般的には、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂又は活性エネルギー線硬化性樹脂である樹脂と、光重合性モノマーと、光重合開始剤と、溶剤とを含有する組成物中に顔料を分散させたものである。
つぎに、本発明の着色組成物を用いたカラーフィルタの製造方法について説明する。
本発明のカラーフィルタは、基板上にフィルタセグメントを具備するものであり、例えば、ブラックマトリックスと、赤色、緑色、青色のフィルタセグメントとを備えることができる。前記フィルタセグメントは、スピンコート方式あるいはダイコート方式によって本発明の着色組成物を塗布することにより、基板上に形成される。
本発明の着色組成物は、流動性に優れるため、特にダイコート方式に好ましく使用出来る。
GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィ)により測定したポリスチレン換算の重量平均分子量である。
まず、顔料の粉末に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加え、分散剤としてDisperbyk−161(ビックケミー社分散剤)を少量添加し、超音波で1分間処理し測定用試料を調整した。次いで、透過型(TEM)電子顕微鏡により、100個以上の顔料の一次粒子が確認出来る写真を3枚(3視野分)作成し、それぞれ左上から順番に100個の一次粒子の大きさを測定した。具体的には、個々の顔料の一次粒子の短軸径と長軸径をnm単位で計測し、その平均をその顔料粒子の一次粒子径とし、合計300個の分布を5nm刻みで作成し、5nm刻みの中央値(例えば6nm以上10nm以下の場合は8nm)をそれらの粒子の粒子径として近似し、それぞれの粒子径とその数を基に計算することで個数平均粒子径を算出し、それを平均一次粒子径とした。
粉状の顔料に錠剤成型器を用いて圧力100kg/cm2をかけ、直径20mmの錠剤を作成した。この錠剤を日本分光社製分光エリプソメーターにて、反射法で測定した。
顔料粒子の比表面積は、窒素吸着によるBET法で求めた。なお、測定には自動蒸気吸着量測定装置(日本ベル社製「BELSORP18」)を用いた。
動的光散乱法(FFTパワースペクトル法)を採用した日機装社のマイクロトラックUPA−EX150を用い、粒子透過性を吸収モード、粒子形状を非球形とし、D50を平均径とした。
測定用の希釈溶剤は顔料分散体にメインで使用した溶剤をそれぞれ用い、超音波で処理したサンプルについてサンプル調整直後と1時間放置後それぞれ測定した。
液晶ディスプレー用バックライトユニットから出た光は、偏光板を通過して偏光され、ガラス基板上に塗布された着色組成物の乾燥塗膜を通過し、偏光板に到達する。偏光板と偏光板の偏光面が平行であれば、光は偏光板を透過するが、偏光面が直行している場合には光は偏光板により遮断される。しかし、偏光板によって偏光された光が着色組成物の乾燥塗膜を通過するときに、顔料粒子による散乱等が起こり、偏光面の一部にずれを生じると、偏光板が平行のときは偏光板を透過する光量が減り、偏光板が直行のときは偏光板を一部光が透過する。この透過光を偏光板上の輝度として測定し、偏光板が平行のときの輝度と、直行のときの輝度との比(コントラスト比(CR))を算出した。
(コントラスト比(CR))=(平行のときの輝度)/(直行のときの輝度)
なお、輝度計は株式会社トプコン社製「色彩輝度計BM−5A」、偏光板はサンリツ社製「偏光フィルムLLC2−92−18」を用いた。なお、測定に際しては、不要光を遮断するために、測定部分に1cm角の孔を開けた黒色のマスクを当てた。
(アクリル樹脂溶液J1の調製)
温度計、冷却管、窒素ガス導入管、滴下管及び撹拌装置を備えたセパラブル4口フラスコにプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート70.0部を仕込み、80℃に昇温し、フラスコ内を窒素置換した後、滴下管より、n−ブチルメタクリレート13.3部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート4.6部、メタクリル酸4.3部、パラクミルフェノール エチレン オキサイド変性アクリレート(東亜合成社製アロニックスM110)7.4部及び2,2’−アゾビスイソブチロニトリル0.4部の混合物を2時間かけて滴下した。滴下終了後、更に3時間反応を継続し、重量平均分子量(Mw)が26,000のアクリル樹脂溶液を得た。
室温まで冷却した後、樹脂溶液約2gをサンプリングして180℃、20分加熱乾燥して不揮発分を測定し、先に合成した樹脂溶液に不揮発分が20重量%になるようにプロピレングリコールモノエチルエーテルアセテートを添加してアクリル樹脂溶液J1を調製した。
温度計、冷却管、窒素ガス導入管、滴下管及び撹拌装置を備えたセパラブル4口フラスコにシクロヘキサノン207部を仕込み、80℃に昇温し、フラスコ内を窒素置換した後、滴下管より、ω−カルボキシ−ポリカプロラクトンモノアクリレート(東亞合成社製、「アロニックスM−5300」)40.0部、メチルメタクリレート15.0部、グリセロールモノメタクリレート35.0部、ベンジルメタクリレート10.0部、及び2,2’−アゾビスイソブチロニトリル2.0部の混合物を2時間かけて滴下した。次に得られた共重合体溶液全量に対して、窒素ガスを停止し乾燥空気を1時間注入しながら攪拌したのちに、室温まで冷却した後、2−メタクリロイオキシルエチルイソシアネート35部、ラウリン酸ジブチル錫0.08部、シクロヘキサノン26部の混合物を70℃で3時間かけて滴下した。樹脂溶液約2gをサンプリングして180℃、20分加熱乾燥して不揮発分を測定し、先に合成した樹脂溶液に不揮発分が25重量%になるように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てアクリル樹脂溶液J2を調製した。重量平均分子量(Mw)は19000、固形分の酸価は70mgKOH/gであった。
(赤色ソルトミリング顔料R1)
赤色顔料C.I.Pigment Red 166(チバ・ジャパン社製「イルガフォアレッド スカーレットRN」)100部、色素誘導体(D1)8部、塩化ナトリウム1600部、及びジエチレングリコール190部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所社製)に仕込み、60℃で10時間混練した。つぎにこの混合物を3リットルの温水に投入し、約80℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗をくりかえして塩化ナトリウム及び溶剤を除いた後、80℃で1昼夜乾燥し、赤色ソルトミリング顔料R1を得た。
赤色顔料C.I.Pigment Red 221(チバ・ジャパン社製「クロモフタールレッド2B」)100部、色素誘導体(D1)8部、塩化ナトリウム1600部、及びジエチレングリコール190部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所社製)に仕込み、60℃で10時間混練した。つぎにこの混合物を3リットルの温水に投入し、約80℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗をくりかえして塩化ナトリウム及び溶剤を除いた後、80℃で1昼夜乾燥し、赤色ソルトミリング顔料R2を得た。
赤色顔料C.I.Pigment Red 242(クラリアント社製「ノボパーム スカーレット4RF」)100部、色素誘導体(D1)8部、塩化ナトリウム1600部、及びジエチレングリコール190部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所社製)に仕込み、60℃で10時間混練した。つぎにこの混合物を3リットルの温水に投入し、約80℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗をくりかえして塩化ナトリウム及び溶剤を除いた後、80℃で1昼夜乾燥し、赤色ソルトミリング顔料R3を得た。
赤色顔料C.I.Pigment Orange 38(クラリアント社製「ノボパーム レッド HFG」)100部、色素誘導体(D1)8部、塩化ナトリウム1600部、及びジエチレングリコール190部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所社製)に仕込み、60℃で10時間混練した。つぎにこの混合物を3リットルの温水に投入し、約80℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗をくりかえして塩化ナトリウム及び溶剤を除いた後、80℃で1昼夜乾燥し、赤色ソルトミリング顔料R4を得た。
赤色顔料C.I.Pigment Red 214(クラリアント社製「クロモフタールレッドBN」)100部、色素誘導体(D1)8部、塩化ナトリウム1600部、及びジエチレングリコール190部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所社製)に仕込み、60℃で10時間混練した。つぎにこの混合物を3リットルの温水に投入し、約80℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗をくりかえして塩化ナトリウム及び溶剤を除いた後、80℃で1昼夜乾燥し、赤色ソルトミリング顔料R6を得た。
赤色顔料C.I.Pigment Red 220(チバ・ジャパン社製「クロモフタール レッドG」)100部、色素誘導体(D1)8部、塩化ナトリウム1600部、及びジエチレングリコール190部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所社製)に仕込み、60℃で10時間混練した。つぎにこの混合物を3リットルの温水に投入し、約80℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗をくりかえして塩化ナトリウム及び溶剤を除いた後、80℃で1昼夜乾燥し、赤色ソルトミリング顔料R7を得た。
赤色顔料C.I.Pigment Red 262(クラリアント社製「グラフトールレッド2BN」)100部、色素誘導体(D1)8部、塩化ナトリウム1600部、及びジエチレングリコール190部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所社製)に仕込み、60℃で10時間混練した。つぎにこの混合物を3リットルの温水に投入し、約80℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗をくりかえして塩化ナトリウム及び溶剤を除いた後、80℃で1昼夜乾燥し、赤色ソルトミリング顔料R5を得た。
赤色顔料C.I.Pigment Red 254(チバ・ジャパン社製「イルガフォーレッドB−CF」)100部、色素誘導体(D1)8部、塩化ナトリウム1600部、及びジエチレングリコール190部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所社製)に仕込み、60℃で10時間混練した。つぎにこの混合物を3リットルの温水に投入し、約80℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗をくりかえして塩化ナトリウム及び溶剤を除いた後、80℃で1昼夜乾燥し、赤色ソルトミリング顔料R8を得た。
ステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所社製)の混練時間を14時間とした以外は赤色ソルトミリング顔料R1と同様にして赤色ソルトミリング顔料R9を得た。
ステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所社製)の混練時間を7時間とした以外は赤色ソルトミリング顔料R1と同様にして赤色ソルトミリング顔料R10を得た。
ステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所社製)の混練時間を4時間とした以外は赤色ソルトミリング顔料R1と同様にして赤色ソルトミリング顔料R11を得た。
ステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所社製)の混練時間を18時間とした以外は赤色ソルトミリング顔料R1と同様にして赤色ソルトミリング顔料R12を得た。
金属錯体系黄色顔料(C.I.pigment yellow 150、ランクセス社製 「Yellow Pigment E4GN」)100部、色素誘導体(D1)8部、塩化ナトリウム1600部、及びジエチレングリコール190部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所社製)に仕込み、60℃で10時間混練した。つぎにこの混合物を3リットルの温水に投入し、約80℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗をくりかえして塩化ナトリウム及び溶剤を除いた後、80℃で1昼夜乾燥し、黄色ソルトミリング顔料Y1を得た。
キノフタロン系黄色顔料C.I.Pigment Yellow138(BASF社製
「パリオトールイエロー K0960−HD」)100部、色素誘導体(D1)8部、塩化ナトリウム1600部、及びジエチレングリコール190部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所社製)に仕込み、60℃で10時間混練した。つぎにこの混合物を3リットルの温水に投入し、約80℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗をくりかえして塩化ナトリウム及び溶剤を除いた後、80℃で1昼夜乾燥し、黄色ソルトミリング顔料Y2を得た。
イソインドリン系黄色顔料C.I.pigment yellow 139(チバ・スペシャリティー・ケミカルズ社製「イルガフォアイエロー 2R−CF」)100部、色素誘導体(D1)8部、塩化ナトリウム1600部、及びジエチレングリコール190部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所社製)に仕込み、60℃で10時間混練した。つぎにこの混合物を3リットルの温水に投入し、約80℃に加熱しながらハイスピードミキサーで約1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗をくりかえして塩化ナトリウム及び溶剤を除いた後、80℃で1昼夜乾燥し、黄色ソルトミリング顔料Y3を得た。
黄色顔料C.I.Pigment Yellow 185(チバ・ジャパン社製「」)(BASF社製「パリオトールエローD1155」):500部、塩化ナトリウム:500部、およびジエチレングリコール:250部をステンレス製1ガロンニーダー(井上製作所製)に仕込み、120℃で8時間混練した。次にこの混練物を5リットルの温水に投入し、70℃に加熱しながら1時間攪拌してスラリー状とし、濾過、水洗を繰り返して塩化ナトリウム及びジエチレングリコールを除いた後、80℃で一昼夜乾燥し、490部の黄色ソルトミリング顔料Y4を得た。
表2に示す分散配合重量比率で、顔料、顔料分散剤、樹脂、及び有機溶剤を、均一に攪拌混合した後、直径1mmのガラスビーズを用いて、サンドミルで5時間分散を行い、5μmのフィルタで濾過して黄色顔料分散体YP1〜4を作製した。
顔料分散剤(D1):式(9)に示す色素誘導体(D1)
有機溶剤(S1):プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート
式(9):
<顔料分散体(RP1〜RR14)の調製>
表3に示す分散配合重量比率で、顔料、顔料分散剤、樹脂、及び有機溶剤を、均一に攪拌混合した後、直径1mmのガラスビーズを用いて、サンドミルで5時間分散を行い、5μmのフィルタで濾過して顔料分散体RP1〜RR3、RP6〜RR14を作製した。PR4とPR5はサンドミル分散時間をそれぞれ2時間、10時間とした以外はPR1等と同様にして作製した。
顔料分散剤(D1):式(9)に示す色素誘導体(D1)
有機溶剤(S1):プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート
式(9):
(コントラスト比の測定)
10cm×10cmのガラス基板上にスピンコータで各実施例の顔料分散体を塗工し、70℃のオーブン内に15分間静置、余剰の溶剤を除去乾燥させ、約2.0μmの厚さの顔料分散体が塗布されたガラス基板を作成し、測定装置を用いて、コントラスト比を測定した。判定基準を表4、結果を表5に示す。
粘度は、顔料分散体を作製した当日と、40℃で7日間保存後とに、25℃においてE型粘度計(東機産業社製「EL型粘度計」)を用いて回転数20rpmにおいて測定した。に測定した。良好な塗布性を得るためには粘度は50mPa・sec以下であることが望ましい。判定基準を表4、結果を表5に示す。
<カラーフィルタ用感光性着色組成物(レジスト材)の調製>
表6に示す配合重量比率で、顔料分散体、樹脂、光重合モノマー、光重合開始剤、有機溶剤及びレベリング剤を、均一に攪拌混合した後、1μmのフィルタで濾過して実施例10〜26、比較例6〜10の着色組成物(レジスト材)を作製した。尚、実施例14〜17、21、23、25において、赤色系アゾ顔料(第1顔料)と黄色顔料(第2顔料)の顔料中の重量比率は、65:35である。
・光重合性モノマー(M1):ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート(東亞合成社製「アロニックスM−402」)
・光重合開始剤(I1):オキシムエステル系光重合開始剤 エタノン,1−[9−エチル−6−(2−メチルベンゾイル)−9H−カルバゾール−3−イル]−,1−(0−アセチルオキシム) (チバ・ジャパン社製「イルガキュアOXE−02」)
・有機溶剤(S1):プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート
・レベリング剤(L1):FZ−2122 (東レ・ダウコーニング社製)
(コントラスト比の測定)
着色組成物のコントラスト比は、顔料分散体と同様の方法で塗膜を作製し、測定を行った。
粘度は、着色組成物を作製した当日と、40℃で7日間保存後とに、25℃においてE型粘度計(東機産業社製「EL型粘度計」)を用いて回転数20rpmにおける粘度を測定した。良好な塗布性を得るためには粘度は5mPa・sec以下であることが望ましい。判定基準を表7、結果を表8に示す。
次に、ガラス基板上にブラックマトリクスをパターン加工し、該基板上にスピンコーターで、実施例12の赤色着色組成物(RP3)をC光源において(以下、緑色、青色にも用いる)x=0.670、y=0.330になるような膜厚に塗布し着色被膜を形成した。次に、該被膜にフォトマスクを介して、超高圧水銀ランプを用いて300mJ/cm2の紫外線を照射した。次いで2重量%の炭酸ナトリウム水溶液からなるアルカリ現像液によりスプレー現像して未露光部分を取り除いた後、イオン交換水で洗浄し、この基板を230℃で20分加熱して、赤色フィルタセグメントを形成した。
Claims (8)
- 平均一次粒子径が20nm〜50nmであり、かつ600〜700nmの光波長領域における最大屈折率が1.8以下である赤色系アゾ顔料(a1)を含む着色剤(A)と、樹脂(B)とを含むことを特徴とするカラーフィルタ用着色組成物。
- 赤色系アゾ顔料(a1)が、C.I.PigmentRed166、221、242、およびC.I.PigmentOrange38からなる群より選ばれる少なくとも1つの顔料であることを特徴とする請求項1記載のカラーフィルタ用着色組成物。
- 赤色系アゾ顔料(a1)の平均分散粒子径が、40〜200nmであることを特徴とする請求項1または2記載のカラーフィルタ用着色組成物。
- 着色剤(A)が、C.I.Pigment Red 48:1、176、254、264、C.I.Pigment Yellow 138、139、150、および185からなる群より選ばれる少なくとも1種を含むことを特徴とする請求項1〜3いずれか1項記載のカラーフィルタ用着色組成物。
- 着色剤(A)が、600〜700nmの光波長領域における最大屈折率が1.8以下である黄色顔料(a2)を含むことを特徴とする請求項1〜4いずれか1項に記載のカラーフィルタ用着色組成物。
- 黄色顔料(a2)の平均分散粒子径が、40〜200nmであることを特徴とする請求項5記載のカラーフィルタ用着色組成物。
- 基板上に、請求項1〜6いずれか1項に記載のカラーフィルタ用着色組成物から形成されるフィルタセグメントを具備することを特徴とするカラーフィルタ。
- 平均一次粒子径が20nm〜50nmであり、かつ600〜700nmの光波長領域における最大屈折率が1.8以下である赤色系アゾ顔料(a1)を含む着色剤(A)と、樹脂(B)とを含むカラーフィルタ用着色組成物(i)、および600〜700nmの光波長領域における最大屈折率が1.8以下である黄色顔料(a2)を含む着色剤(A)と、樹脂(B)とを含むカラーフィルタ用着色組成物(ii)を混合することを特徴とするカラーフィルタ用着色組成物の製造方法。
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