JP5789847B2 - カラーフィルタ用着色組成物、およびカラーフィルタ - Google Patents
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Classifications
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C09B—ORGANIC DYES OR CLOSELY-RELATED COMPOUNDS FOR PRODUCING DYES, e.g. PIGMENTS; MORDANTS; LAKES
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Description
一般式(1)
P−Lm
〔一般式(1)中、
P:有機顔料骨格
L:Lは酸性官能基Laから成る。
m:1〜4の整数であり、官能基数を表す。〕
一般式(3):
〔一般式(3)中、
X1は、−SO2−、−CO−、−CH2−、−NH−、−O−、炭素数2〜36のアルケニル基、炭素数1〜20のアルキレン基、炭素数1〜20のアリーレン基、−CH2NHCOCH2−、−CH2NHSO2CH2−、−CONHC6H10−、−CONHC6H4CO−、−OCH2CH2−又は直接結合であり、
Gは−COO-,−SO3 -、−PO3 2-、−OPO3 2-、安息香酸末端(−Ph−COO-)、サリチル酸末端(−Ph(OH)−COO-)、ベンゼンスルホン酸末端(−Ph−SO3 -)、ベンゼンホスホン酸末端(−Ph−PO3 2-)のいずれかで、MはGに等価のCu、Co、Ni、またはFeイオンである(Phはフェニレン基)。〕
一般式(5):
R 9 は、一般式(3)で示される官能基であり、
Q 1 は、水素原子、水酸基、炭素数1〜20のアルコキシル基、又は一般式(3)で示される官能基であり、
X 2 は、−SO 2 −、−CO−、−CH 2 −、−NH−、−O−、炭素数2〜36のアルケニル基、炭素数1〜20のアルキレン基、炭素数1〜20のアリーレン基、−CH 2 NHCOCH 2 −、−CH 2 NHSO 2 CH 2 −、−CONHC 6 H 10 −、−OCH 2 CH 2 −、−NHCOCH(COCR 10 )又は直接結合であり、
Y 2 は、−NH−、−NR 11 −Z−NR 12 −、−SO 2 −Z−NR 13 −、−N=N− 又は直接結合であり、R 11 〜R 13 は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜36のアルキル基、炭素数2〜36のアルケニル基、又はフェニル基である。
Zは、炭素数1〜20のアルキレン基、又は炭素数1〜20のアリーレン基であり、
Tは各々独立に窒素原子または置換機を有して良い炭素原子である。
なお、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」、または「(メタ)アクリルアミド」と表記した場合には、特に説明がない限り、それぞれ、「アクリロイルおよび/またはメタクリロイル」、「アクリルおよび/またはメタクリル」、「アクリル酸および/またはメタクリル酸」、「アクリレートおよび/またはメタクリレート」、または「アクリルアミドおよび/またはメタクリルアミド」を表すものとする。
また、本明細書に挙げる「C.I.」は、カラーインデックス(C.I.)を意味する。
本発明のカラーフィルタ用着色組成物は、着色剤として、蛍光を有する色素(A)を含むことを特徴とする。また、さらに有機顔料(D)を併用して用いることも好ましいものである。
蛍光を有する色素(A)としては、蛍光発光する色素であれば制限されない。すなわち蛍光を有する染料、蛍光を有する顔料であれば用いることができるが、中でも、トリフェニルメタン系染料、トリフェニルメタン系レーキ顔料、ジフェニルメタン系染料、ジフェニルメタン系レーキ顔料、キノリン系染料、キノリン系顔料、チアジン系染料、チアゾール系染料、キサンテン系染料、キサンテン系レーキ顔料、ジケトピロロピロール系顔料等を用いることができる。
これらの中でも、キサンテン系染料、キサンテン系レーキ顔料であるキサンテン系色素、キノリン系染料、キノリン系顔料であるキノリン系色素、トリフェニルメタン系染料、トリフェニルメタン系レーキ顔料であるトリフェニルメタン系色素、ジケトピロロピロール系顔料であるジケトピロロピロール系色素を用いることが好ましい。
特に可視光領域において蛍光発光する色素を用いた場合、高コントラスト比のカラーフィルタとする効果に優れている。
また顔料の形態であるものとしては、蛍光を有する顔料や、前記染料をレーキ化したレーキ顔料が挙げられる。
色素(A)が染料の場合は油溶性染料、酸性染料、直接染料、塩基性染料を用いることが色相に優れるために好ましい。
以下具体的に好ましい蛍光を有する色素(A)について説明する。
キサンテン系色素の場合は、透過スペクトルにおいて650nmの領域で透過率が90%以上であり、600nmの領域で透過率が75%以上、500〜550nmの領域で透過率が5%以下、400nmの領域で透過率が70%以上であるものが好ましい。より好ましくは、650nmの領域で透過率が95%以上であり、600nmの領域で透過率が80%以上、500〜550nmの領域で透過率が10%以下、400nmの領域で透過率が75%以上である。中でも、キサンテン系塩基性染料、およびキサンテン系酸性染料は、400〜450nmにおいて高い透過率を持つ分光特性を有している
具体的には、キサンテン系油溶性染料としては、C.I.ソルベントレッド35、C.I.ソルベントレッド36、C.I.ソルベントレッド42、C.I.ソルベントレッド43、C.I.ソルベントレッド44、C.I.ソルベントレッド45、C.I.ソルベントレッド46、C.I.ソルベントレッド47、C.I.ソルベントレッド48、C.I.ソルベントレッド49、C.I.ソルベントレッド72、C.I.ソルベンレッド73、C.I.ソルベントレッド109、C.I.ソルベントレッド140、C.I.ソルベントレッド141、C.I.ソルベントレッド237、C.I.ソルベントレッド246、C.I.ソルベントバイオレット2、C.I.ソルベントバイオレット10などがあげられる。
中でも、発色性の高いローダミン系油溶性染料であるC.I.ソルベントレッド35、C.I.ソルベントレッド36、C.I.ソルベントレッド49、C.I.ソルベントレッド109、C.I.ソルベントレッド237、C.I.ソルベントレッド246、C.I.ソルベントバイオレット2がより好ましい。
キサンテン系染料の酸性染料(キサンテン系酸性染料)としては、C.I.アシッドレッド51(エリスロシン(食用赤色3号))、C.I.アシッドレッド52(アシッドローダミン)、C.I.アシッドレッド87(エオシンG(食用赤色103号))、C.I.アシッドレッド92(アシッドフロキシンPB(食用赤色104号))、C.I.アシッドレッド289、C.I.アシッドレッド388、ローズベンガルB(食用赤色5号)、アシッドローダミンG、C.I.アシッドバイオレット9を用いることが好ましい。
中でも、耐熱性、耐光性の面で、キサンテン系酸性染料であるC.I.アシッドレッド87、C.I.アシッドレッド92、C.I.アシッドレッド388、あるいは、ローダミン系酸性染料であるC.I.アシッドレッド52(アシッドローダミン)、C.I.アシッドレッド289、アシッドローダミンG、C.I.アシッドバイオレット9を用いることがより好ましい。
この中でも特に、発色性、耐熱性、耐光性に優れる点において、ローダミン系酸性染料であるC.I.アシッドレッド52、C.I.アシッドレッド289を用いることが最も好ましい。
キサンテン系塩基性染料としては、C.I. ベーシック レッド 1(ローダミン6GCP)、8(ローダミンG)、C.I. ベーシック バイオレット 10(ローダミンB)等があげられる。中でも発色性に優れる点において、C.I. ベーシック レッド 1、C.I. ベーシック バイオレット 10を用いることが好ましい。
キサンテン系染料の金属レーキ顔料としては、C.I.ピグメント レッド 81、C.I.ピグメント レッド 81:1、C.I.ピグメント レッド 81:2、C.I.ピグメント レッド 81:3、C.I.ピグメント レッド 81:4、C.I.ピグメント レッド 81:5、C.I.ピグメント レッド 169、C.I.ピグメント バイオレット 1、C.I.ピグメント バイオレット 1:1、C.I.ピグメント バイオレット 1:2、C.I.ピグメント バイオレット 2等が挙げられる。
ジフェニル及びトリフェニルメタン系色素の場合は、
ブルー系(青色)のトリアリールメタン系塩基性染料は、400〜440nmにおいて高い透過率を持つ分光特性を有している。
トリフェニルメタン系塩基性染料、ジフェニルメタン系塩基性染料は、中心の炭素に対してパラの位置にあるNH2あるいはOH基が酸化によりキノン構造をとることによって発色するものである。
NH2、OH基の数によって以下3つの型に分けられるが、中でもトリアミノトリフェニルメタン系の塩基性染料の形態であることが良好な青色、赤色、緑色を発色する点で好ましいものである。
a)ジアミノトリフェニルメタン系塩基性染料
b)トリアミノトリフェニルメタン系塩基性染料
c)OH基を有するロゾール酸系塩基性染料
トリアミノトリフェニルメタン系塩基性染料、ジアミノトリフェニルメタン系塩基性染料は色調が鮮明であり、他のものよりも日光堅ロウ性に優れ好ましいものである。またジフェニルナフチルメタン塩基性染料および/またはトリフェニルメタン塩基性染料が好ましい。
C.I.ベーシック グリーン1(ブリリアントグリーンGX)、同4(マラカイトグリーン)等があげられる。
C.I.ベーシック バイオレット1(メチルバイオレット)、同3(クリスタルバイオレット)、同14(Magenta)等があげられる。
トリアリールメタン系のレーキ顔料として、具体的に、C.I. ピグメント ブルー 1、C.I. ピグメント ブルー 2、C.I. ピグメント ブルー 9、C.I. ピグメント ブルー 10、C.I. ピグメント ブルー 14、C.I. ピグメント ブルー 62、C.I.ピグメント バイオレット 3、C.I.ピグメント バイオレット 27、C.I.ピグメント バイオレット 39等が挙げられる。
更に好ましいものを具体的に示すと、
C.I. ピグメント ブルー 1。
C.I.ベーシック ブルー 26、C.I.ベーシック ブルー 7 をリンタングステン・モリブデン酸でレーキ化。
C.I. ピグメント バイオレット 3。
C.I.ベーシック バイオレット 1をリンタングステン・モリブデン酸でレーキ化。
C.I. ピグメント バイオレット 39。
C.I.ベーシック バイオレット 3(クリスタルバイオレット)をリンタングステン・モリブデン酸でレーキ化。
中でもC.I. ピグメント ブルー 1を用いることが好ましい。
キノリン系染料としては、Solvent Yellow 33、Solvent Yellow 98、Solvent Yellow 157、Disperse Yellow 54、Disperse Yellow 160、AcidYellow 3等のカラーインデックスで市販されている染料が挙げられる。
キノリン系顔料としては、C.I.Pigment Yellow138(ビー・エー・エス・エフ社製パリオトールイエローK0961−HD)などが挙げられる。
チアジン系染料としては、P−フェニレンジアミンを硫化水素の存在下で、FeCl2下で酸化して得られるLauth‘s Violet、メチレンブルー、メチレングリーンB、C.I. ベーシック ブルー9、17、24、25、ソルベントブルー8、C.I.ベーシック グリーン5、C.I.ダイレクトレッド70等があげられる。
チアゾール系染料としては、チアゾール環を有する染料をチアゾール系染料とするが、
具体的には、C.I. ベーシックイエロー1、C.I. ベーシックバイオレット44、46、C.I. ベーシック ブルー116、C.I.アシッドイエロー186、同ダイレクトイエロー7、8、9、14、17、18、22、28、29、30、54、59、165、C.I.ダイレクトオレンジ18、C.I.ダイレクトレッド11、等が挙げられる。
ジケトピロロピロール系顔料は、下記一般式(7)で表される構造の赤〜橙色の顔料である。下記一般式(7)で表されるジケトピロロピロール系顔料の具体例を示すと、C.I.Pigment Red254、255、264、272およびC.I.Pigment Orange 71、73、81が挙げられる。
そのため、これらの欠点を改善するために、塩基性染料の形態の場合は、有機酸や過塩素酸を用いて造塩化して用いることが好ましい。有機酸としては、有機スルホン酸、有機カルボン酸を用いることが好ましい。中でもトビアス酸等のナフタレンスルホン酸、過塩素酸を用いることが耐性の面で好ましい。
また、酸性染料、直接染料の形態の場合は、四級アンモニウム塩化合物、三級アミン化合物、二級アミン化合物、一級アミン化合物等、及びこれらの官能基を有する樹脂成分を用いて造塩化して造塩化合物として用いること、あるいはスルホンアミド化してスルホン酸アミド化合物として用いることが耐性の面で好ましい。
酸性染料は、四級アンモニウム塩化合物、三級アミン化合物、二級アミン化合物、一級アミン化合物等、及びこれらの官能基を有する樹脂成分を用いて造塩化し、酸性染料の造塩化合物とする、もしくはスルホンアミド化し、スルホン酸アミド化合物とすることで、高い耐熱性、耐光性、耐溶剤性を付与することができるために好ましい。
本発明に用いる蛍光を有する色素(A)は、前述した酸性染料と四級アンモニウム塩化合物とからなる造塩化合物として用いることが、耐熱性、耐光性、耐溶剤性の観点から、最も好ましい。
四級アンモニウム塩化合物は、アミノ基を有することで、そのカチオン部分がキサンテン系酸性染料のカウンタになるものである。
ここで分子量は構造式を基に計算を行ったものであり、Cの原子量を12、Hの原子量を1、Nの原子量を14とした。
酸性染料と四級アンモニウム塩化合物との造塩化合物は、従来知られている方法により製造することができる。特開平11−72969号公報などに具体的な手法が開示されている。
一例をあげると、酸性染料を水に溶解した後、四級アンモニウム塩化合物を添加、攪拌しながら造塩化処理を行なえばよい。ここで酸性染料中のスルホン酸基(−SO3H)、スルホン酸ナトリウム基(−SO3Na)の部分と四級アンモニウム塩化合物のアンモニウム基(NH4 +)の部分が結合した造塩化合物が得られる。また水の代わりに、メタノール、エタノールも造塩化時に使用可能な溶媒である。
本発明の着色組成物は、後述するが、青色顔料と併用する青色着色組成物、赤色顔料と併用する併用する赤色着色組成物、黄色顔料と併用する黄色着色組成物、緑色着色組成物の形態が好ましい。
蛍光を有する色素(A)に好ましく用いることのできる酸性染料のスルホン酸アミド化合物は、−SO3H、−SO3Naを有する酸性染料を常法によりクロル化して、−SO3Hを−SO2Clとし、この化合物を、−NH2基を有するアミンと反応して製造することができる。
また、スルホンアミド化において好ましく使用できるアミン化合物としては、具体的には、2−エチルへキシルアミン、ドデシルアミン、3−デシロキシプロピルアミン、3−(2−エチルヘキシルオキシ)プロピルアミン、3−エトキシプロピルアミン、シクロへキシルアミン等を用いることが好ましい。
一例をあげると、C.I.アシッドレッド289を3−(2−エチルヘキシルオキシ)プロピルアミンを用いて変性したスルホン酸アミド化合物を得る場合は、C.I.アシッドレッド289をスルホニルクロリド化した後、ジオキサン中で理論当量の3−(2−エチルヘキシルオキシ)プロピルアミンと反応させてC.I.アシッドレッド289のスルホン酸アミド化合物を得ればよい。
また、C.I.アシッドレッド52を3−(2−エチルヘキシルオキシ)プロピルアミンを用いて変性したスルホン酸アミド化合物を得る場合も、C.I.アシッドレッド52をスルホニルクロリド化した後、ジオキサン中で理論当量の3−(2−エチルヘキシルオキシ)プロピルアミンと反応させてC.I.アシッドレッド52のスルホン酸アミド化合物を得ればよい。
本発明のカラーフィルタ用着色組成物は、その他の着色剤として、さらに有機顔料(D)を併用して用いてもよい。その他の着色剤としては、蛍光発光しない染料、または蛍光発光しない有機顔料である。
赤色フィルタセグメントを形成する赤色顔料としては、以下に述べる赤色顔料、または赤色染料を併用して用いることができる
赤色顔料としては、C.I.ピグメントレッド7、14、41、48:1、48:2、48:3、48:4、57:1、81、81:1、81:2、81:3、81:4、122、146、149、166、168、169、176、177、178、179、184、185、187、200、202、208、210、221、242、246、254、255、264、270、272、273、274、276、277、278、279、280、281、282、283、284、285、286、または287等が用いられる。中でもC.I.ピグメントレッド177、179、254を用いることが好ましい。
ここでC.I.ピグメントレッド254、255は、前記蛍光を有する色素(A)としても機能するものである。
橙色顔料としては、C.I.ピグメントオレンジ38、43、71、または73等が用いられる。
青色フィルタセグメントを形成する顔料としては、青色顔料として、例えばC.I.ピグメントブルー 1、1:2、1:3、2、2:1、2:2、3、8、9、10、10:1、11、12、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、18、19、22、24、24:1、53、56、56:1、57、58、59、60、61、62、64等の青色顔料、および/またはC.I.ピグメントバイオレット1、19、23、27、29、30、32、37、40、42、50等の紫色顔料を併用することができる。
緑色フィルタセグメントを形成する顔料としては、C.I.ピグメント グリーン7、10、36、37、58等の緑色顔料を用いることができる。中でもC.I.ピグメント グリーン36、58を用いることが好ましい。
また緑色着色組成物には、C.I.ピグメント イエロー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、214、218、219、220、または221等の黄色顔料を併用することができる。
これらの中でも、C.I.ピグメント イエロー138、150等を用いることが好ましい。
本発明で併用してもよい有機顔料(D)は、微細化して用いることが好ましい。微細化方法は特に限定されるものではなく、例えば湿式磨砕、乾式磨砕、溶解析出法いずれも使用でき、本発明で例示するように湿式磨砕の1種であるニーダー法によるソルトミリング処理等を行い微細化することができる。顔料の一次粒子径は、着色剤担体中への分散が良好なことから、20nm以上であることが好ましい。また、コントラスト比が高いフィルタセグメントを形成できることから、100nm以下であることが好ましい。特に好ましい範囲は、25〜85nmの範囲である。なお、顔料の一次粒子径は、顔料のTEM(透過型電子顕微鏡)による電子顕微鏡写真から一次粒子の大きさを直接計測する方法で行った。具体的には、個々の顔料の一次粒子の短軸径と長軸径を計測し、平均をその顔料粒子の粒径とした。
蛍光を有する色素(A)の中でもその染料を用いた場合は、従来の顔料を用いた場合に対し、染料の特徴、さらには染料の溶解性の高さに由来する透明性の高さから高明度なカラーフィルタが得られる半面、色素そのものから蛍光を発生し、コントラスト比が低下する問題を有していた。この主因はコントラスト測定時の漏れ光に蛍光が存在し、クロス側の輝度が高くなるためである。
これらの物質を利用した場合に蛍光を抑制する蛍光消光効果が顕著になる理由は定かではないが、有機顔料骨格またはアミノベンゼン骨格と、塩基性官能基、酸性官能基、フタルイミド骨格を有する有機化合物を用いた場合は、蛍光を有する色素(A)に対する相溶性が高いために蛍光消光の効率が高いこと、蛍光を有する色素(A)と電荷移動錯体を形成し易いために蛍光発光そのものが著しく抑制され、蛍光が著しく消光されると考えられる。
一般式(1)
〔一般式(1)中、
P:有機顔料骨格またはアミノベンゼン骨格
L:Lは塩基性官能基Lb、酸性官能基Laまたはフタルイミド骨格を有する官能基Lpから成る。
m:1〜4の整数であり、官能基数を表す。〕
また、本発明においては、有機顔料骨格とアミノベンゼン骨格とを共に有するものであってもよい。
塩基性官能基Lbが、一般式(2)または(5)に示す塩基性官能基のいずれかで示され、酸性官能基Laが、一般式(3) または(5)に示す酸性官能基のいずれかで示され、フタルイミド骨格を有する官能基Lpが、一般式(4)または(5)に示す官能基で示される。
ピペリジンメタノール、ピペコリン酸、イソニペコチン酸、イソニペコチン酸メチル、イソニコペチン酸エチル、2−ピペリジンエタノール、ピロリジン、3−ヒドロキシピロリジン、N−アミノエチルピペリジン、N−アミノエチル−4−ピペコリン、N−アミノエチルモルホリン、N−アミノプロピルピペリジン、N−アミノプロピル−2−ピペコリン、N−アミノプロピル−4−ピペコリン、N−アミノプロピルモルホリン、N−メチルピペラジン、N−ブチルピペラジン、N−メチルホモピペラジン、1−シクロペンチルピペラジン、1−アミノ−4−メチルピペラジン、又は1−シクロペンチルピペラジン等が挙げられる。
式(12): −COCl
式(13): −CH2NHSO2CH2Cl
式(14): −CH2NHCOCH2Cl
式(15): −CH2Cl
スルホン酸アミド化合物とは、上記の有機化合物(B)のうち一般式(2)または(5)中、たとえば一般式(2)のX1は−SO2−であり、Y1が直接結合であり、nは0である。
即ち有機化合物(B)の塩基性骨格としては、トリアジン系骨格、スルホン酸アミドの骨格を有することが、蛍光消光の特性に優れ、とりわけ好ましいものである。
中でも遷移金属を用いて塩とすることが、蛍光消光の優れた効果が見られ好ましいものである。
例えば、キノリン系造塩化合物の例を挙げる。
キノフタロン系黄色顔料C.I.ピグメント イエロー138のスルホン化色素誘導体と、ジステアリルジメチルアンモニウムクロライド(コータミンD86P)(カチオン部分の分子量が550)とからなるキサンテン系染料を作製し、
さらに、
キノフタロン系黄色顔料C.I.ピグメント イエロー138(BASF社製「パリオトールイエロー K0960−HD」)30部を101%硫酸300部中に溶解し、70℃にて8時間攪拌し、スルホン化反応を行った。反応の終点は、硫酸溶液の分光スペクトルを測定し、スペクトルの変化が見られなくなる点とした。次いで、この反応溶液を氷水3000部中に注入し、析出するスルホン化色素誘導体を濾別、水洗してスルホン化色素誘導体のペーストを得た。
得られたスルホン化色素誘導体について、LC−MASS分析を行った。HPLC(カラム:東ソー社製「ODS−100S」)にて、面積比80%を占める主ピークの分子量は、MW=774(エレクトロンスプレー方式、マイナスモード)であり、C.I.ピグメント イエロー138のモノスルホン化誘導体の分子量と一致した。また、1H−NMRにより、下記構造のスルホン化色素誘導体であると同定された。
本発明のカラーフィルタ用着色組成物は、バインダー樹脂(C)を含むことを特徴とする。また前記メインのバインダー樹脂(C)に加えて補助用の樹脂としてロジンエステル等のその他の樹脂を含んでいてもよい。すなわち樹脂はメインのバインダー樹脂(C)とオプションとしての補助樹脂とからなるものである。
バインダー樹脂(C)は、顔料や色素などの着色剤、特に蛍光を有する色素(A)を分散するもの、もしくは蛍光を有する色素(A)を染色、浸透させるものであって、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂等が挙げられる。
また、さらに光感度を向上させるために、エチレン性不飽和活性二重結合を有するエネルギー線硬化性樹脂を用いることもできる。
熱可塑性樹脂としては、例えば、アクリル樹脂、ブチラール樹脂、スチレンーマレイン酸共重合体、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−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル樹脂、ビニル系樹脂、アルキッド樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ゴム系樹脂、環化ゴム系樹脂、セルロース類、ポリエチレン(HDPE、LDPE)、ポリブタジエン、およびポリイミド樹脂等が挙げられる。
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。
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。
熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、およびフェノール樹脂等が挙げられる。
本発明においては前記に述べたバインダー樹脂(C)に加えて、蛍光を有する色素(A)の耐性の向上・維持、有機顔料(D)の分散性の向上等の目的で補助用に、その他の樹脂としてロジンエステル等を含んでいてもよい。
精製ガムロジン、精製ウッドロジン、精製重合ロジン、精製不均化ロジンまたは精製トール油ロジン等の精製ロジンを出発原料としてアルコールでエステル化することによりロジンエステルが得られる。当該エステル化反応においては、通常の条件をそのまま採用でき、例えば不活性ガス気流下に精製ロジンと以下のようなアルコールとを通常150〜300℃の加熱下で反応させ、生成水を系外に除去することにより行なえばよい。
エステル化に使用されるアルコール成分としては特に限定はされないが、例えばn−オクチルアルコール、2−エチルヘキシルアルコール、デシルアルコールもしくはラウリルアルコールのような1価アルコール;エチレングリコール、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ネオペンチルグリコールもしくはシクロヘキサンジメタノール等の2価アルコール;グリセリン、トリメチロールエタンもしくはトリメチロールプロパン等の3価アルコール;ペンタエリスリトールもしくはジグリセリン等の4価アルコールが挙げられる。中でも3価、4価の多価アルコールを用いることが好ましい。これらは1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて使用できる。
ロジンエステルとして、荒川化学工業(株)社製ペンセルA,AZ,エステルガムAAG,AAL,A,AAV,105,HS,AT等。ハリマ化成社製ネオトールG2,101K,NT−15,125HK,ハリエスターTF,NL,S,P,C,DS−70L,DS−90,DS−130等が挙げられる。
また、重合ロジンエステルとして、荒川化学工業(株)社製ペンセルD−125、D−135、D−160等。ハリマ化成社製ハリエスターKT−2等が挙げられる。
また、不均化ロジンエステルとして、荒川化学工業(株)社製スーパーエステルA−75,A−100,A−115,−125,T−125等が挙げられる。
また、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジン変性フマル酸樹脂として、荒川化学工業(株)社製マルキードNO.1,2,5,6,8,30A,31,32,33,34,3002等、ハリマ化成社製ハリマックT−80,R−100,M−453,M−130A,135GN,145P,R−120AH等が挙げられる。
また、水素化ロジンエステルとして、荒川化学工業(株)社製エステルガムH,HP,HD等が挙げられる。
中でも重合ロジンエステル、不均化ロジンエステル、ロジン変性マレイン酸樹脂(ロジン変性フマル酸樹脂含む)を用いることが好ましい。
本発明の着色組成物には、着色剤成分である蛍光を有する色素(A)、さらには有機顔料(D)等を十分にバインダー樹脂(C)等の着色剤担体中に分散、浸透させ、ガラス基板等の基板上に乾燥膜厚が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有機溶剤を含有させることができる。
有機溶剤は、1種を単独で、若しくは2種以上を混合して用いることができる。また溶剤は、着色組成物を適正な粘度に調節し、目的とする均一な膜厚のフィルタセグメントを形成できることから、着色剤成分の全重量100重量%に対して、800〜4000重量%の量で用いることが好ましい。
本発明の着色組成物には、さらに光重合性単量体添加しても良く、好ましい光重合性単量体としては、紫外線や熱などにより硬化して透明樹脂を生成するモノマーもしくはオリゴマーが挙げられる。
これらの光重合性化合物は、1種を単独で、または必要に応じて任意の比率で2種以上混合して用いることができる。
本発明の着色組成物には、該組成物を紫外線照射により硬化させ、フォトリソグラフィー法によりフィルタセグメントを形成するために、光重合開始剤を加えて溶剤現像型あるいはアルカリ現像型感光性着色組成物の形態で調製することができる。
これらの光重合開始剤は、1種を単独で、または必要に応じて任意の比率で2種以上混合して用いることができる。
さらに、本発明の着色組成物には、増感剤を含有させることができる。
増感剤としては、カルコン誘導体、ジベンザルアセトン等に代表される不飽和ケトン類、ベンジルやカンファーキノン等に代表される1,2−ジケトン誘導体、ベンゾイン誘導体、フルオレン誘導体、ナフトキノン誘導体、アントラキノン誘導体、キサンテン誘導体、チオキサンテン誘導体、キサントン誘導体、チオキサントン誘導体、クマリン誘導体、ケトクマリン誘導体、シアニン誘導体、メロシアニン誘導体、オキソノ−ル誘導体等のポリメチン色素、アクリジン誘導体、アジン誘導体、チアジン誘導体、オキサジン誘導体、インドリン誘導体、アズレン誘導体、アズレニウム誘導体、スクアリリウム誘導体、ポルフィリン誘導体、テトラフェニルポルフィリン誘導体、トリアリールメタン誘導体、テトラベンゾポルフィリン誘導体、テトラピラジノポルフィラジン誘導体、フタロシアニン誘導体、テトラアザポルフィラジン誘導体、テトラキノキサリロポルフィラジン誘導体、ナフタロシアニン誘導体、サブフタロシアニン誘導体、ピリリウム誘導体、チオピリリウム誘導体、テトラフィリン誘導体、アヌレン誘導体、スピロピラン誘導体、スピロオキサジン誘導体、チオスピロピラン誘導体、金属アレーン錯体、有機ルテニウム錯体、又はミヒラーケトン誘導体、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’,又は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、4,4’−ジエチルアミノベンゾフェノン等が挙げられる。
これらの増感剤は、1種を単独で、または必要に応じて任意の比率で2種以上混合して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は、連鎖移動剤としての働きをする多官能チオールを含有することができる。
多官能チオールは、チオール基を2個以上有する化合物であればよく、例えば、ヘキサンジチオール、デカンジチオール、1,4−ブタンジオールビスチオプロピオネート、1,4−ブタンジオールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオグリコレート、エチレングリコールビスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリスチオグリコレート、トリメチロールプロパントリスチオプロピオネート、トリメチロールプロパントリス(3−メルカプトブチレート)、ペンタエリスリトールテトラキスチオグリコレート、ペンタエリスリトールテトラキスチオプロピオネート、トリメルカプトプロピオン酸トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアヌレート、1,4−ジメチルメルカプトベンゼン、2、4、6−トリメルカプト−s−トリアジン、2−(N,N−ジブチルアミノ)−4,6−ジメルカプト−s−トリアジン等が挙げられる。
これらの多官能チオールは、1種を単独で、または必要に応じて任意の比率で2種以上混合して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は、酸化防止剤を含有することができる。酸化防止剤は、カラーフィルタ用着色組成物に含まれる光重合開始剤や熱硬化性化合物が、熱硬化やITOアニール時の熱工程によって酸化し黄変することを防ぐため、塗膜の透過率を高くすることができる。そのため、酸化防止剤を含むことで、加熱工程時の酸化による黄変を防止し、高い塗膜の透過率を得る事ができる。
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よくするため、レベリング剤を添加することが好ましい。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などが挙げられる。主鎖にポリエステル構造を有する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などが挙げられる。主鎖にポリエーテル構造を有する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%用いることが好ましい。
レベリング剤に補助的に加えるア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、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、ラウリル硫酸モノエタノールアミン、ラウリル硫酸トリエタノールアミン、ラウリ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、ラウリル硫酸ナトリウム、スチレン−アクリル酸共重合体のモノエタノールアミン、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステルなどが挙げられる。
また本発明の着色組成物には、熱硬化性樹脂の硬化を補助するため、必要に応じて、硬化剤、硬化促進剤などを含んでいてもよい。硬化剤としては、フェノール系樹脂、アミン系硬化剤、酸無水物、活性エステル、カルボン酸系化合物、スルホン酸系化合物などが有効であるが、特にこれらに限定されるものではなく、熱硬化性樹脂と反応し得るものであれば、いずれの硬化剤を使用してもよい。これらは1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。前記硬化促進剤の含有量としては、熱硬化性樹脂全量に対し、0.01〜15重量%が好ましい。
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。また、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。
本発明のカラーフィルタ用着色組成物は、蛍光を有する色素(A)を、バインダー樹脂(C)および/または有機溶剤からなる着色剤担体中に、好ましくは分散助剤と一緒に、ニーダー、2本ロールミル、3本ロールミル、ボールミル、横型サンドミル、縦型サンドミル、アニュラー型ビーズミル、またはアトライター等の各種分散手段を用いて微細に分散して製造することができる。また、着色剤の溶解性が高い場合、具体的には使用する溶剤への溶解性が高く、攪拌により溶解、異物が確認されない状態であれば、上記のような微細に分散して製造する必要はない。
着色剤を着色剤担体中に分散する際には、適宜、樹脂型分散剤、界面活性剤等の分散助剤を用いることができる。分散助剤は、着色剤の分散に優れ、分散後の着色剤の再凝集を防止する効果が大きいので、分散助剤を用いて着色剤を着色剤担体中に分散してなる着色組成物を用いた場合には、分光透過率の高いカラーフィルタが得られる。
樹脂型分散剤は、着色剤に吸着する性質を有する顔料親和性部位と、着色剤担体と相溶性のある部位とを有し、着色剤に吸着して着色剤担体への分散を安定化する働きをするものである。樹脂型分散剤として具体的には、ポリウレタン、ポリアクリレート等のポリカルボン酸エステル、不飽和ポリアミド、ポリカルボン酸、ポリカルボン酸(部分)アミン塩、ポリカルボン酸アンモニウム塩、ポリカルボン酸アルキルアミン塩、ポリシロキサン、長鎖ポリアミノアマイドリン酸塩、水酸基含有ポリカルボン酸エステルや、これらの変性物、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により形成されたアミドやその塩等の油性分散剤、(メタ)アクリル酸−スチレン共重合体、(メタ)アクリル酸−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン等の水溶性樹脂や水溶性高分子化合物、ポリエステル系、変性ポリアクリレート系、エチレンオキサイド/プロピレンオキサイド付加化合物、リン酸エステル系等が用いられ、これらは単独または2種以上を混合して用いることができるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。
界面活性剤としては、ラウリル硫酸ナトリウム、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、ラウリル硫酸モノエタノールアミン、ラウリル硫酸トリエタノールアミン、ラウリ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、スチレン−アクリル酸共重合体のモノエタノールアミン、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ラウリルエーテル、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、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級アンモニウム塩や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;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、アルキルイミダゾリン等の両性界面活性剤が挙げられ、これらは単独でまたは2種以上を混合して用いることができるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。
本発明のカラーフィルタ用着色組成物は、遠心分離、焼結フィルタ、メンブレンフィルタ等の手段にて、5μm以上の粗大粒子、好ましくは1μm以上の粗大粒子、さらに好ましくは0.5μm以上の粗大粒子および混入した塵の除去を行なうことが好ましい。このようにカラーフィルタ用着色組成物は、実質的に0.5μm以上の粒子を含まないことが好ましい。より好ましくはすべての粒子が実質的に0.3μm以下であることが好ましい。またここでは、動的光散乱法を用いた粒度分布測定装置「Nano−S(シスメックス株式会社)」を用いて測定を行った。
本発明のカラーフィルタは、少なくとも1つの赤色フィルタセグメントと、少なくとも1つの緑色フィルタセグメントと、および少なくとも1つの青色フィルタセグメントとを具備し、前記少なくとも1つのフィルタセグメントは、本発明のカラーフィルタ用着色組成物を用いて形成される。中でも赤色フィルタセグメント、青色フィルタセグメントに本発明の着色組成物を用いて形成することが好ましい。
本発明のカラーフィルタは、印刷法またはフォトリソグラフィー法により、製造することができる。
なお、紫外線露光感度を上げるために、上記着色レジスト材を塗布乾燥後、水溶性あるいはアルカリ水溶性樹脂、例えばポリビニルアルコールや水溶性アクリル樹脂等を塗布乾燥し酸素による重合阻害を防止する膜を形成した後、紫外線露光を行なうこともできる。
樹脂の重量平均分子量(Mw)は、装置としてHLC−8220GPC(東ソー株式会社製)を用い、カラムとしてTSK−GEL SUPER HZM−Nを2連でつなげて使用し、溶媒としてTHFを用いて測定したポリスチレン換算分子量である。
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)を算出した。
(コントラスト比)=(平行のときの輝度)/(直行のときの輝度)
従って、塗膜中の顔料により散乱が起こると、平行のときの輝度が低下し、かつ直行のときの輝度が増加するため、コントラスト比が低くなる。
なお、輝度計としては色彩輝度計(トプコン社製「BM−5A」)、偏光板としては偏光板(日東電工社製「NPF−G1220DUN」)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。
(アクリル樹脂溶液の調製)
反応容器にシクロヘキサノン800部を入れ、容器に窒素ガスを注入しながら100℃に加熱して、同温度で、スチレン80.0部、メタクリル酸40.0部、メチルメタクリレート85.0部、n−ブチルメタクリレート95.0部、及びアゾビスイソブチロニトリル10.0部の混合物を1時間かけて滴下して重合反応を行った。
滴下後、更に、100℃で3時間反応させた後、アゾビスイソブチロニトリル2.0部をシクロヘキサノン50部で溶解させたものを添加し、更に、100℃で1時間反応を続けて、重量平均分子量が約30,000、酸価が87mgKOH/gのアクリル樹脂のシクロヘキサノン溶液を得た。
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%になるようにエチ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を調製した。
市販の樹脂型分散剤である、BASF社製EFKA4300と、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテートを用いて不揮発分40重量%溶液に調製し、樹脂型分散剤溶液として使用した。
(キサンテン系染料(A−1);ローダミン系造塩化合物)
下記の手順でC.I.アシッドレッド52とジアルキル(アルキルがC14〜C18)ジメチルアンモニウムクロライド(アーカード2HT−75)(カチオン部分の分子量が438〜550)とからなるキサンテン系染料(A−1)を作製した。
7〜15モル%の水酸化ナトリウム溶液中に、C.I.アシッドレッドを溶解させ十分に混合・攪拌を行い、70〜90℃に加熱した後、アーカード2HT−75を少しずつ滴下していく。またアーカード2HT−75は水に溶解し水溶液として用いても良い。アーカード2HT−75を滴下した後、70〜90℃で60分攪拌し十分に反応を行なう。反応の終点確認としては濾紙に反応液を滴下して、にじみがなくなったところを終点として、造塩化合物が得られたことと判断できる。攪拌しながら室温まで放冷した後、吸引濾過を行い、水洗後、濾紙上に残った造塩化合物を乾燥機にて水分を除去して乾燥して、C.I.アシッドレッド52とジアルキル(アルキルがC14〜C18)ジメチルアンモニウムクロライドとの造塩化合物であるキサンテン系染料(A−1)を得た。
下記の手順でC.I.アシッドレッド52とジステアリルジメチルアンモニウムクロライド(コータミンD86P)(カチオン部分の分子量が550)とからなるキサンテン系染料(A−2)を作製した。
7〜15モル%の水酸化ナトリウム溶液中に、C.I.アシッドレッド289を溶解させ十分に混合・攪拌を行い、70〜90℃に加熱した後、コータミンD86Pを少しずつ滴下していく。またコータミンD86Pは水に溶解し水溶液として用いても良い。コータミンD86Pを滴下した後、70〜90℃で60分攪拌し十分に反応を行なう。反応の終点確認としては濾紙に反応液を滴下して、にじみがなくなったところを終点として、造塩化合物が得られたことと判断できる。攪拌しながら室温まで放冷した後、吸引濾過を行い、水洗後、濾紙上に残った造塩化合物を乾燥機にて水分を除去して乾燥して、C.I.アシッドレッド52とジステアリルジメチルアンモニウムクロライドとの造塩化合物であるキサンテン系染料(A−2)を得た。
特開平6−194828号公報の記載に基づき、C.I.アシッドレッド52を常法によりスルホニルクロリド化後、ジオキサン中で理論当量の2−エチルへキシルアミンと反応させてC.I.アシッドレッド52のスルホン酸アミド化合物であるキサンテン系染料(A−3)を得た。
下記の手順でC.I.ベーシック レッド1と2−アミノ−1−ナフタレンスルホン酸(トビアス酸)(分子量223)とからなるキサンテン系染料(A−4)を作製した。
9モル%の水酸化ナトリウム溶液中に、2−アミノ−1−ナフタレンスルホン酸(トビアス酸)(分子量223)を溶解させ十分に混合・攪拌を行いそのナトリウム塩を得る。この2−アミノ−1−ナフタレンスルホン酸(トビアス酸)ナトリウム塩水溶液を85℃に加熱した後、ローダミン6GCP染料(C.I.ベーシック レッド 1)を少しずつ
滴下していく。またローダミン6GCP染料は水に溶解し水溶液として用いても良い。ローダミン6GCP染料を滴下した後、85℃で55分攪拌し十分に反応を行う。反応の終点確認としては濾紙に反応液を滴下して、にじみがなくなったところを終点として、造塩化合物が得られたことと判断できる。攪拌しながら室温まで放冷した後、吸引濾過を行い水洗する。水洗後、濾紙上に残った造塩化合物を乾燥機にて水分を除去して乾燥して、ローダミン6GCP染料と2−アミノ−1−ナフタレンスルホン酸(トビアス酸)との造塩化合物、ローダミン系造塩化合物(A−4)を得た。
下記の手順でC.I.ベーシック ブルー7と2−アミノ−1−ナフタレンスルホン酸(トビアス酸)(分子量223)とからなるトリフェニルメタン系染料(A−5)を作製した。
9モル%の水酸化ナトリウム溶液中に、2−アミノ−1−ナフタレンスルホン酸(トビアス酸)(分子量223)を溶解させ十分に混合・攪拌を行いそのナトリウム塩を得る。この2−アミノ−1−ナフタレンスルホン酸(トビアス酸)(分子量223)ナトリウム塩水溶液を85℃に加熱した後、ビクトリアピュアブルー染料(C.I.ベーシック ブ
ルー 7)を少しずつ滴下していく。またビクトリアピュアブルー染料は水に溶解し水溶液として用いても良い。ビクトリアピュアブルー染料を滴下した後、85℃で55分攪拌し十分に反応を行う。反応の終点確認としては濾紙に反応液を滴下して、にじみがなくなったところを終点として、造塩化合物が得られたことと判断できる。攪拌しながら室温まで放冷した後、吸引濾過を行い水洗する。水洗後、濾紙上に残った造塩化合物を乾燥機にて水分を除去して乾燥して、ビクトリアピュアブルー染料と2−アミノ−1−ナフタレンスルホン酸(トビアス酸)との造塩化合物、トリアリールメタン系造塩化合物(A−5)を得た。
下記の手順でC.I.ベーシック ブルー7と過塩素酸(分子量100.5)とからなるトリフェニルメタン系染料(A−6)を作製した。
9モル%の水酸化ナトリウム溶液中に、過塩素酸(分子量100.5)を溶解させ十分に混合・攪拌を行いそのナトリウム塩を得る。この過塩素酸ナトリウム塩水溶液を85℃に加熱した後、ビクトリアピュアブルー染料(C.I.ベーシック ブルー 7)を少し
ずつ滴下していく。またビクトリアピュアブルー染料は水に溶解し水溶液として用いても良い。ビクトリアピュアブルー染料を滴下した後、85℃で55分攪拌し十分に反応を行う。反応の終点確認としては濾紙に反応液を滴下して、にじみがなくなったところを終点として、造塩化合物が得られたことと判断できる。攪拌しながら室温まで放冷した後、吸引濾過を行い水洗する。水洗後、濾紙上に残った造塩化合物を乾燥機にて水分を除去して乾燥して、ビクトリアピュアブルー染料と過塩素酸との造塩化合物、トリアリールメタン系造塩化合物(A−6)を得た。
キノリン系顔料として、C.I.Pigment Yellow138(ビー・エー・エス・エフ社製パリオトールイエローK0961−HD)を用いた。
以下の方法で得られたトリフェニルメタン造塩化合物を(A−9)として用いた。
文献BIOS1157,53に開示の方法により、ベンズアルデヒド106g(1mol)をN-ベンジル-N-ブチル-m-トルイジン508g(2mol)と縮合し、スルホン化して、トリスルホン酸基を導入し、これを二酸化マンガン(MnO2)によって酸化した後、p-フェネチジン137g(1mol)と反応して、アニオン成分500gを得た。
この91g(0.1mol)を水温60℃の水に溶解し、3%の水溶液を得た。これをpH7に調製し濾過した。この濾過液を撹拌しながら、カチオン成分の3-(2-エチルヘキシルオキシ)プロピルアミン22.5g(0.12mol)の酢酸水溶液を40分間で滴下した。室温で2時間反応後、pH=5〜6に調製後、40℃まで加熱して粗粒子化した。その後濾過水洗し、乾燥して、青色造塩体染料97gを得た。
下記の手順でC.I.ベーシック ブルー9と2,8−ジアミノ−1−ナフトール−5,7−ジスルホン酸(分子量334)とからなるチアジン系染料(A−8)を作製した。
7〜15モル%の水酸化ナトリウム溶液中に、2,8−ジアミノ−1−ナフトール−5,7−ジスルホン酸(分子量334)を溶解させ十分に混合・攪拌を行いそのナトリウム塩を得る。この2,8−ジアミノ−1−ナフトール−5,7−ジスルホン酸ナトリウム塩水溶液を70〜90℃に加熱した後、メチレンブルーFZ染料(C.I.ベーシック ブ
ルー 9)を少しずつ滴下していく。またメチレンブルーFZ染料は水に溶解し水溶液として用いても良い。メチレンブルーFZ染料を滴下した後、70〜90℃で40〜60分攪拌し十分に反応を行う。反応の終点確認としては濾紙に反応液を滴下して、にじみがなくなったところを終点として、造塩化合物が得られたことと判断できる。攪拌しながら室温まで放冷した後、吸引濾過を行い水洗する。水洗後、濾紙上に残った造塩化合物を乾燥機にて水分を除去して乾燥して、メチレンブルーFZ染料と2,8−ジアミノ−1−ナフトール−5,7−ジスルホン酸との造塩化合物、チアジン系造塩化合物(A−10)を得た。
下記の手順でC.I.ダイレクトイエロー8とジステアリルジメチルアンモニウムクロライド(コータミンD86P)(カチオン部分の分子量が550)とからなるチアゾール系染料(A−9)を作製した。
7〜15モル%の水酸化ナトリウム溶液中に、C.I.ダイレクトイエロー8を溶解させ十分に混合・攪拌を行い、70〜90℃に加熱した後、コータミンD86Pを少しずつ滴下していく。またコータミンD86Pは水に溶解し水溶液として用いても良い。コータミンD86Pを滴下した後、70〜90℃で60分攪拌し十分に反応を行なう。反応の終点確認としては濾紙に反応液を滴下して、にじみがなくなったところを終点として、造塩化合物が得られたことと判断できる。攪拌しながら室温まで放冷した後、吸引濾過を行い、水洗後、濾紙上に残った造塩化合物を乾燥機にて水分を除去して乾燥して、C.I.ダイレクトイエロー8とジステアリルジメチルアンモニウムクロライドとの造塩化合物であるチアゾール系染料(A−11)を得た。
ジケトピロロピロール系顔料として、ジケトピロロピロール系赤色顔料C.I.ピグメント レッド 254(チバ・ジャパン社製「IRGAZIN RED 2030」)を用いた。
実施例に用いた有機化合物(Bb)の詳細を表1に示す。
実施例に用いた有機化合物(Ba)の詳細を表2に示す。
実施例に用いた有機化合物(Bp)の詳細を表3に示す。
(青色顔料分散体(P−1))
C.I.ピグメントブルー15:6(PB15:6)(東洋インキ製造株式会社製「LIONOL BLUE ES」を11.0部、アクリル樹脂溶液を35.0部、樹脂型分散剤溶液を5部、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート 49部を均一に撹拌混合した後、直径0.5mmのジルコニアビーズを用いて、アイガーミル(アイガージャパン社製「ミニモデルM−250 MKII」)で3時間分散した後、5μmのフィルタで濾過し、PB15:6の青色顔料分散体(P−1)を作製した。
C.I.ピグメントブルー15:6をC.I.ピグメントバイオレット23(PV23)(東洋インキ製造株式会社製「LIONOGEN VIOLET RL」に変更した他は、青色顔料分散体(P−1)と同一作製法にて、PV23の紫色顔料分散体(P−2)を作製した。
C.I.ピグメントブルー15:6をC.I.ピグメントレッド254(PR254)(チバ・スペシャルティ・ケミカルズ社製「IRGAPHOR RED B−CF」)に変更した他は、青色顔料分散体(P−1)と同一作製法にて、PR254の赤色顔料分散体(P−3)を作製した。
C.I.ピグメントブルー15:6をC.I.ピグメントレッド177(PR177)(BASF社製「A2B」)に変更した他は、青色顔料分散体(P−1)と同一作製法にて、PR177の赤色顔料分散体(P−4)を作製した。
C.I.ピグメントブルー15:6をC.I.ピグメントグリーン58(PG58)(大日本インキ株式会社製「A110」)に変更した他は、青色顔料分散体(P−1)と同一作製法にて、PG58の緑色顔料分散体(P−4)を作製した。
C.I.ピグメントブルー15:6をC.I.ピグメントイエロー150(PY150)(ランクセス社製「E4GN」)に変更した他は、青色顔料分散体(P−1)と同一作製法にて、PY150の黄色顔料分散体(P−5)を作製した。
C.I.ピグメントブルー15:6をC.I.ピグメントレッド242(PY242)(Clariant 社製「SandorinScarlet4RF」)に変更した他は、青色顔料分散体(P−1)と同一作製法にて、PY242の橙色顔料分散体(P−7)を作製した。
C.I.ピグメントブルー15:6をC.I.ピグメントブルー15:1(東洋インキ製造株式会社製「LIONOL BLUE 7120−V」に変更した他は、青色顔料分散体(P−1)と同一作製法にて、PB15:1の青色顔料分散体(P−8)を作製した。
C.I.ピグメントブルー15:6をC.I.ピグメントグリーン36(PG36)(東洋インキ製造株式会社製「LIONOL BGREEN 2YS」に変更した他は、青色顔料分散体(P−1)と同一作製法にて、PG36の緑色顔料分散体(P−9)を作製した。
(染料含有樹脂溶液(DA−1))
下記組成にて、各混合物を均一になるように攪拌混合した後、直径0.5mmのジルコニアビーズを用いて、アイガーミル(アイガージャパン社製「ミニモデルM−250 MKII」)で2時間分散し、さらに、5.0μmのフィルタで濾過し染料含有樹脂溶液(DA−1)を作製した。
キサンテン系染料(A−1) : 3.0部
アクリル樹脂溶液 :57.5部
有機化合物(Ba−19): : 0.5部
シクロヘキサノン :39.0部
(染料含有樹脂溶液(DA−2〜48))
以下、表2に示すように、組成、配合量を変えた以外は色素含有樹脂溶液(DA−1)と同様にして色素含有樹脂溶液(DA−2〜48)を得た。ただし色素(A)として(A−8)、(A-12を用いる場合は市販の樹脂型分散剤である、BASF社製EFKA4300を0.8部追加した。
ただし、実施例2、3、6、8、9、11〜13、15、16、18、19、21、22、24、25、27、30〜34、36は参考例である。
得られた染料含有樹脂溶液(DA−1〜48)について、コントラスト比に関する評価を下記の方法で行った。結果は表5に示す。
染料含有樹脂溶液(DA−1〜48)を、100mm×100mm、1.1mm厚のガラス基板上に、スピンコーターを用いて、乾燥塗膜の膜厚が1.2μmになるように塗布し、オーブンにて230℃で20分焼成し塗布基板を作製した。得られた塗布基板を用いてコントラスト比(CR)の測定を行った。
判定基準は以下の通りである。評価結果において、○は良好な結果であり、△は若干問題があるものの使用上問題ないレベル、×は使用不適に相当する。
○:10000以上
△:7000以上10000未満
×:7000未満
(青色感光性着色組成物(RB−1))
下記の混合物を均一になるように攪拌混合した後、1.0μmのフィルタで濾過し、青色感光性着色組成物(RB−1)を作製した。
顔料分散体(P−1) :40.0部
染料含有樹脂溶液(DA−1) :10.0部
アクリル樹脂溶液 : 7.5部
光重合性単量体 : 2.0部
(ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート)
光重合開始剤 : 1.5部
(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(チバ・ジャパン社製「イルガキュア907」))
有機溶剤 :39.0部
(エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート)
(青色感光性着色組成物(RB−2〜17))
染料含有樹脂溶液の種類を表6に示すように変更した以外は、青色感光性着色組成物(RB−1)と同様にして、青色感光性着色組成物(RB−2〜17)を作製した。ここで顔料分散体、染料含有樹脂溶液の配合量(重量部)は、いずれも塗布基板を作製した際に、230℃での焼成後、C光源でx=0.150、y=0.060の色度に合うように、比率を選定した。また、顔料分散体および染料含有樹脂溶液の合計含有量はすべて50.0部である。
ただし、実施例38、40、42〜46は参考例である。
(緑色感光性着色組成物(RG−1))
下記の混合物を均一になるように攪拌混合した後、1.0μmのフィルタで濾過し、赤色感光性着色組成物(RG−1)を作製した。
顔料分散体(P−5) :35.0部
染料含有樹脂溶液(DA−19) :15.0部
アクリル樹脂溶液 : 7.5部
光重合性単量体 : 2.0部
(ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート)
光重合開始剤 : 1.5部
(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(チバ・ジャパン社製「イルガキュア907」))
有機溶剤 :39.0部
(エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート)
(緑色感光性着色組成物(RG−2〜9))
顔料分散体、染料含有樹脂溶液の種類を表7に示すように変更した以外は、緑色感光性着色組成物(RG−1)と同様にして、緑色感光性着色組成物(RG−2〜9)を作製した。ここで顔料分散体、染料含有樹脂溶液の配合量(重量部)は、いずれも塗布基板を作製した際に、230℃での焼成後、C光源でx=0.290、y=0.600の色度に合うように、比率を選定した。また、顔料分散体および染料含有樹脂溶液の合計含有量はすべて50.0部である。
ただし、実施例47、49、50、52は参考例である。
(赤色感光性着色組成物(RR−1))
下記の混合物を均一になるように攪拌混合した後、1.0μmのフィルタで濾過し、赤色感光性着色組成物(RR−1)を作製した。
顔料分散体(P−3) :35.0部
染料含有樹脂溶液(DA−3) :15.0部
アクリル樹脂溶液 : 7.5部
光重合性単量体 : 2.0部
(ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート)
光重合開始剤 : 1.5部
(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(チバ・ジャパン社製「イルガキュア907」))
有機溶剤 :39.0部
(エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート)
(赤色感光性着色組成物(RR−2〜13))
顔料分散体、染料含有樹脂溶液の種類を表8に示すように変更した以外は、赤色感光性着色組成物(RR−1)と同様にして、赤色感光性着色組成物(RB−2〜13)を作製した。ここで顔料分散体、染料含有樹脂溶液の配合量(重量部)は、いずれも塗布基板を作製した際に、230℃での焼成後、C光源でx=0.645、y=0.323の色度に合うように、比率を選定した。また、顔料分散体および染料含有樹脂溶液の合計含有量はすべて50.0部である。
ただし、実施例53、55〜57、59は参考例である。
得られた感光性着色組成物(RB−1〜17、RG−1〜9、RR−1〜13)について、明度(分光透過率)およびコントラスト比(CR)に関する評価を下記の方法で行った。結果は表6〜8に示す。
各感光性着色組成物をスピンコーターにて100mm×100mm、1.1mm厚のガラス基板上に塗布し、50mJ/cm2の露光量で紫外線により露光した後、23℃の0.2重量%の炭酸ナトリウム水溶液にて30秒間スプレー現像し、オーブンにて230℃で30分焼成し、得られた感光性着色組成物の塗布基板を得た。得られた塗布基板を用いて、明度(分光透過率)を測定した。
なお、青色感光性着色組成物による青色塗膜は、230℃での焼成後で、C光源においてx=0.150、y=0.060の色度に合うように塗布した。また、同様の方法により、緑色感光性着色組成物による緑色塗膜は、230℃での焼成後で、C光源においてx=0.290、y=0.600の色度に合うように、赤色感光性着色組成物による赤色塗膜は、230℃での焼成後で、C光源においてx=0.645、y=0.323の色度に合うように塗布した。
なお、XYZ表色系色度図における明度(分光透過率)の測定は、分光光度計(OTSUKA LCF―1100M)を用いて行った。
判定基準は以下の通りである。評価結果において、○は良好な結果であり、△は若干問題があるものの使用上問題ないレベルに相当する。
青色感光性着色組成物
○;11.8以上
△;11.5以上11.8未満
×;11.5未満
緑色感光性着色組成物
○:61以上
△:60以上61未満
×:60未満
赤色感光性着色組成物
○:20.4以上
△:20.0以上20.4未満
×:20.0未満
明度測定に用いた塗布基板と同じ基板を用いてコントラスト比(CR)の測定を行った。
判定基準は以下の通りである。評価結果において、○は良好な結果であり、△は若干問題があるものの使用上問題ないレベルに相当する。
青色感光性着色組成物
○:11000以上
△:8000以上11000未満
×:8000未満
緑色感光性着色組成物
○:11000以上
△:9000以上11000未満
×:9000未満
赤色感光性着色組成物
○:22000以上
△:20000以上22000未満
×:20000未満
(カラーフィルタ(CF−1))
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赤色感光性着色組成物(RR−13)を塗布し着色被膜を形成した。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150mJ/cm2の紫外線を照射した。次いで0.2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220℃で20分加熱して、赤色フィルタセグメントを形成した。ここで、赤色フィルタセグメントは、220℃での熱処理後で、C光源において(以下、緑色、青色にも用いる)x=0.645、y=0.323の色度に合うようにした。また、同様の方法により、緑色フィルタセグメントは、緑色感光性着色組成物(RG−9)を用いてx=0.290、y=0.600の色度に合うようにし、青色フィルタセグメントは、本発明の青色感光性着色組成物(RB―1)を用いてx=0.150、y=0.060の色度に合うようにし、各フィルタセグメントを形成して、カラーフィルタ(CF−1)を得た。
(カラーフィルタ(CF−2〜22))
以下、表9に示す赤色感光性着色組成物、緑色感光性着色組成物および青色感光性着色組成物の組み合わせへ変更した以外は、カラーフィルタ(CF−1)と同様にしてカラーフィルタ(CF−2〜22)を得た。
ただし、実施例61、63、64、66、67、69〜71、73は参考例である。
得られたカラーフィルタについて、明度(分光透過率)およびコントラスト比に関する評価を下記の方法で行った。結果は表Xに示す。
XYZ表色系色度図における明度(分光透過率)の測定は、分光光度計(OTSUKA LCF―1100M)を用いて行った。
判定基準は以下の通りである。評価結果において、○は良好な結果であり、△は若干問題があるものの使用上問題ないレベルに相当する。
○;28.80以上
△;28.60以上28.80未満
×;28.60未満
判定基準は以下の通りである。評価結果において、○は良好な結果であり、△は若干問題があるものの使用上問題ないレベルに相当する。
○;18000以上
△;16500以上18000未満
×;16500未満
[実施例74、および比較例35]
有機化合物Bの色素Aに対する蛍光消光効果を確認する為に、実施例20で作成した塗布基板の蛍光発光強度を比較例7のものと以下の条件で比較した。
測定装置:日本分光製 蛍光光度計 FP−750
測定条件:
励起波長 420nm(可視領域で色素吸収を有する波長として選択)
測定波長 570nm(励起波長より長波長側で、蛍光強度分布の最大域で選択)
受光感度条件 High
測定結果:実施例20の塗布基板(実施例74)―――蛍光強度10
比較例7の塗布基板(比較例35)―――蛍光強度28
上記「蛍光強度」は励起光を膜に照射した際に認められる膜面からの蛍光発光の光の強さであり、数字が大きい程発光強度が強い。蛍光発光強度が強い膜ほど偏光が透過する際に偏光していない光の割合が増し、CR値が低下すると考えられる。
有機化合物(B)の添加によって色素(A)に対する蛍光消光効果が存在し、実施例20で認められた、比較例7に対するCR値向上の効果が得られたと考えられる。
故に有機化合物(B)の色素(A)に対する蛍光消光効果が存在し、CR値の向上に寄与していることが認められる。
Claims (5)
- 蛍光を有する色素(A)、一般式(1)で表される有機顔料骨格と酸性官能基とを有する有機化合物(B)、及びバインダー樹脂(C)を含む着色組成物であって、蛍光を有する色素(A)が、トリフェニルメタン系色素、ジフェニルメタン系色素、キノリン系色素、チアジン系色素、チアゾール系色素、キサンテン系色素、およびジケトピロロピロール系色素からなる群から選択されるいずれかであって、前記有機顔料骨格はフタロシアニン系顔料、ベンズイミダゾロン系顔料、ジオキサジン系顔料、アゾ系顔料、アントラキノン系顔料、ジアントラキノン系顔料、ジケトピロロピロール系顔料、チアジンインジゴ系顔料、およびキノフタロン系顔料からなる群から選択されるいずれかであって、前記酸性官能基は一般式(3) または(5)に示す酸性官能基のいずれか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。
一般式(1)
P−Lm
〔一般式(1)中、
P:有機顔料骨格
L:Lは酸性官能基Laから成る。
m:1〜4の整数であり、官能基数を表す。〕
一般式(3):
〔一般式(3)中、
X1は、−SO2−、−CO−、−CH2−、−NH−、−O−、炭素数2〜36のアルケニル基、炭素数1〜20のアルキレン基、炭素数1〜20のアリーレン基、−CH2NHCOCH2−、−CH2NHSO2CH2−、−CONHC6H10−、−CONHC6H4CO−、−OCH2CH2−又は直接結合であり、
Gは−COO-,−SO3 -、−PO3 2-、−OPO3 2-、安息香酸末端(−Ph−COO-)、サリチル酸末端(−Ph(OH)−COO-)、ベンゼンスルホン酸末端(−Ph−SO3 -)、ベンゼンホスホン酸末端(−Ph−PO3 2-)のいずれかで、MはGに等価のCu、Co、Ni、またはFeイオンである(Phはフェニレン基)。〕
一般式(5):
R 9 は、一般式(3)で示される官能基であり、
Q 1 は、水素原子、水酸基、炭素数1〜20のアルコキシル基、又は一般式(3)で示される官能基であり、
X 2 は、−SO 2 −、−CO−、−CH 2 −、−NH−、−O−、炭素数2〜36のアルケニル基、炭素数1〜20のアルキレン基、炭素数1〜20のアリーレン基、−CH 2 NHCOCH 2 −、−CH 2 NHSO 2 CH 2 −、−CONHC 6 H 10 −、−OCH 2 CH 2 −、−NHCOCH(COCR 10 )又は直接結合であり、
Y 2 は、−NH−、−NR 11 −Z−NR 12 −、−SO 2 −Z−NR 13 −、−N=N− 又は直接結合であり、R 11 〜R 13 は、それぞれ独立に、水素原子、炭素数1〜36のアルキル基、炭素数2〜36のアルケニル基、又はフェニル基である。
Zは、炭素数1〜20のアルキレン基、又は炭素数1〜20のアリーレン基であり、
Tは各々独立に窒素原子または置換機を有して良い炭素原子である。〕 - 蛍光を有する色素(A)が、蛍光を有する酸性染料の造塩化合物および/または蛍光を有する酸性染料のスルホン酸アミド化合物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。
- 蛍光を有する色素(A)と有機化合物(B)との重量比(B/A)が、0.05〜2.0であることを特徴とする請求項1〜2いずれか1項に記載のカラーフィルタ用着色組成物。
- さらに、有機顔料(D)を含有することを特徴とする請求項1〜3いずれか1項に記載のカラーフィルタ用着色組成物。
- 基板上に、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から形成されてな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。
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