JP6056843B2 - カラーフィルタ用色材分散液、カラーフィルタ用着色樹脂組成物、色材、カラーフィルタ、液晶表示装置及び発光表示装置 - Google Patents
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Description
これらの液晶表示装置や発光表示装置には、カラーフィルタが用いられる。例えばカラー液晶ディスプレイの場合は、バックライトを光源とし、電気的に液晶を駆動させることで光量を制御し、その光がカラーフィルタを通過することで色表現を行っている。よって液晶テレビの色表現にはカラーフィルタは無くてはならず、またディスプレイの性能を左右する大きな役目を担っている。また、有機発光表示装置では、白色発光の有機発光素子にカラーフィルタを用いた場合は液晶表示装置と同様にカラー画像を形成する。
技術進化により電池容量が大きくなったとはいえ、モバイルの蓄電量は有限であることに変わりはなく、その一方で画面サイズの拡大に伴い消費電力は増加する傾向にある。モバイル端末の使用可能時間や充電頻度に直結するために、カラーフィルタを含む画像表示装置は、モバイル端末の設計や性能を左右する。
このような着色層の形成方法においては、色材として耐熱性や耐光性に優れた顔料を用いた顔料分散法が広く用いられてきた。しかし、顔料を用いたカラーフィルタでは、現在の更なる高輝度化の要求を達成することが困難となってきた。
特許文献1には、高い明度と広い色再現領域を可能にするカラーフィルタ用青色着色組成物として、銅フタロシアニンブルー顔料とキサンテン系染料の金属レーキ顔料とからなる着色剤を有するカラーフィルタ用青色着色組成物が開示されている。また、高い明度と広い色再現領域を可能にするカラーフィルタ用青色着色組成物として、特許文献2には、青色顔料と、キサンテン系酸性染料とカチオン性基を有する化合物とを反応させて得られた造塩化合物を含むことが開示されている。しかしながら、前記カチオン性基を有する化合物としては、4級アンモニウム塩基を有する有機化合物が開示されているに過ぎない。当該4級アンモニウム塩基を有する有機化合物を用いた造塩化合物も、硬化塗膜の耐溶剤性の問題や蛍光によるコントラスト低下の問題があった。
また、特許文献3には、赤色顔料の一部をキサンテン系酸性染料のアルカリ金属塩に置き換えると明度が高くなることが記載されている。
そのため、特許文献1では、銅フタロシアニンブルーからなる青色顔料に対して、キサンテン系塩基性染料(ローダミン6G)の金属レーキ顔料(PR81など)を添加することが提案されている。
しかしながら、キサンテン系塩基性染料の金属レーキ顔料を用いた場合、カラーフィルタ製造工程におけるポストベーク工程において、キサンテン色素が昇華するという問題が分かってきた。カラーフィルタの着色層から色材が昇華すると、当該着色層の色調が変化するばかりか、他の着色層等に付着して他の着色層の色調をも変化させ輝度が低下したり、加熱装置内の汚染が発生するという問題があった。更に、特許文献2に記載されている4級アンモニウム塩基を用いた造塩化合物もポストベーク工程において昇華物が発生することが分かってきた。
また、酸性染料の金属レーキ色材として、特許文献1に記載されている塩化アルミニウムをレーキ化剤として使用した場合も、特許文献3に記載されているアルカリ金属塩を用いた造塩化合物でも、耐光性が悪いという問題があった。
(一般式(I)中、Aは、Nと直接結合する炭素原子がπ結合を有しないa価の有機基であって、当該有機基は、少なくともNと直接結合する末端に飽和脂肪族炭化水素基を有する脂肪族炭化水素基、又は当該脂肪族炭化水素基を有する芳香族基を表し、炭素鎖中にO、S、Nが含まれていてもよい。Bc−はc価のポリ酸アニオンを表す。Ri〜Rvは各々独立に水素原子、置換基を有していてもよいアルキル基又は置換基を有していてもよいアリール基を表し、RiiとRiii、RivとRvが結合して環構造を形成してもよい。Ar1は置換基を有していてもよい2価の芳香族基を表す。複数あるRi〜Rv及びAr1はそれぞれ同一であっても異なっていてもよい。
a及びcは2以上の整数、b及びdは1以上の整数を表す。eは0又は1であり、eが0のとき結合は存在しない。複数あるeは同一であっても異なっていてもよい。)
本発明に係る色材は、耐光性に優れ、高温加熱時の色材の昇華が抑制されるものである。本発明に係る色材は、カラーフィルタ用途において、好適に用いることができる。
本発明に係る発光表示装置は、前記本発明に係るカラーフィルタと、発光体を有することを特徴とする。
なお、本発明において光には、可視及び非可視領域の波長の電磁波、さらには放射線が含まれ、放射線には、例えばマイクロ波、電子線が含まれる。具体的には、波長5μm以下の電磁波、及び電子線のことをいう。
本発明において(メタ)アクリルとは、アクリル及びメタクリルの各々を表し、(メタ)アクリレートとは、アクリレート及びメタクリレートの各々を表す。
また、本発明において有機基とは、炭素原子を1個以上有する基のことをいう。
本発明に係るカラーフィルタ用色材分散液は、(A)色材と、(B)分散剤と、(C)溶剤とを含有し、前記(A)色材が、酸性染料のセリウムレーキ色材を含むことを特徴とする。
上記特定の組み合わせにより、上記のような効果を発揮する作用としては、未解明であるが、以下のように推定される。
酸素遮断条件では光照射による染料の退色はほとんど見られないことから、光照射による染料の退色は、光照射により発生した活性酸素による酸化劣化によるものと推定される。アルミニウムイオンや、同じランタノイド系元素でもネオジムイオン、ランタンイオンでは安定な3価のイオン状態でしか存在することができないのに対し、セリウムは3価→4価(4価→3価)といった価数変化を酸化還元反応により起こすことができる。本発明の酸性染料のセリウムレーキ色材においては、酸性染料の近傍にセリウムイオンが存在する。そのため、本発明の酸性染料のセリウムレーキ色材においては、光照射により発生した活性酸素が、酸性染料近傍でセリウムイオンの酸化還元反応へ利用されるために、酸性染料の酸化劣化が抑制されていると推測することができる。
以下、本発明のカラーフィルタ用色材分散液の各成分について順に説明する。
本発明の色材分散液に用いられる(A)色材は、少なくとも、酸性染料のセリウムレーキ色材を含むものである。
<酸性染料のセリウムレーキ色材>
本発明において酸性染料とは、分子中にスルホ基及びカルボキシ基等の酸性基及びその塩の少なくとも1種を有し、分子全体としてアニオン性を示す染料である。酸性染料のセリウムレーキ色材においては、酸性染料のアニオンと、レーキ化剤として用いられるセリウム化合物のカチオンにより、レーキ色材が構成されている。
このような酸性染料のセリウムレーキ色材は、溶剤中でも塗膜中でも微粒子の状態で分散される。当該微粒子中の酸性染料はレーキ化剤のカチオンと塩形成しながら分子レベルで凝集している。
このような酸性染料のセリウムレーキ色材は、塗膜中に微粒子として凝集状態で存在しているため、塗膜状態での耐薬品性に優れる。
前記酸性染料としては、特に限定はされず、例えば、ローダミン系酸性染料、フルオレセイン系酸性染料、アントラキノン系酸性染料、インジゴ系酸性染料、トリアリールメタン系酸性染料、フタロシアニン系酸性染料、アゾ系酸性染料等が挙げられる。
このようなローダミン系酸性染料は、カチオン性を示すイミン部分を含み、且つ、分子全体としてアニオン性となっていることから、上記酸性基及びその塩の少なくとも1種を有する置換基は、通常1分子中に2個以上含まれ、少なくとも一対の分子内塩(ベタイン構造)を有するため、安定化して耐熱性に優れるものと推定される。また、ローダミン系酸性染料は、1分子内に上記した分子内塩構造を有する以外に、さらにアニオン性を示す酸性基を有するため、当該ローダミン系酸性染料をカチオン性セリウム化合物とレーキ化して、微粒子とした場合には、ローダミン系色素の分子内と分子間の双方で強い電気的相互作用や酸塩基相互作用等が生じ、耐熱性に優れ、且つ、昇華が抑制されるものと推定される。
(一般式(II)中、R1、R2、R3及びR4は、それぞれ独立に、水素原子、アルキル基、アリール基、又はヘテロアリール基を表し、R1とR2、R3とR4がそれぞれ結合して環構造を形成してもよく、R1とキサンテン環の5位の炭素原子、R2とキサンテン環の7位の炭素原子、R3とキサンテン環の4位の炭素原子、又は、R4とキサンテン環の2位の炭素原子がそれぞれ結合して環構造を形成してもよい。
上記アリール基、又はヘテロアリール基が有する水素原子が、酸性基又はその塩、若しくはハロゲン原子で置換されていてもよい。
R5は、酸性基又はその塩を表し、xは0〜5の整数である。但し、一般式(II)は、酸性基又はその塩を少なくとも2つ有し、そのうち1つは分子内塩を形成する。)
R1〜R4におけるアリール基は、中でも、炭素数6〜20の置換基を有していてもよいアリール基が好ましく、フェニル基、ナフチル基等を有する基がより好ましい。
また、R1〜R4におけるヘテロアリール基は、中でも、炭素数5〜20の置換基を有していてもよいヘテロアリール基が好ましく、ヘテロ原子として、窒素原子、酸素原子、硫黄原子を含むものが好ましい。
アリール基又はヘテロアリール基が有してもよい置換基としては、例えば、炭素数1〜5のアルキル基、ハロゲン原子、酸性基又はその塩、水酸基、アルコキシ基、ニトリル基、カルバモイル基、カルボン酸エステル基等が挙げられる。
また、R1とキサンテン環の5位の炭素原子、R2とキサンテン環の7位の炭素原子、R3とキサンテン環の4位の炭素原子、又は、R4とキサンテン環の2位の炭素原子が結合して環構造を形成しているとは、R1〜R4と、キサンテン環の所定位の炭素原子との上記組み合わせがそれぞれ、窒素原子及びキサンテン骨格の一部を介して環構造を形成していることをいう。環構造は特に限定されないが、例えば5〜7員環の含窒素複素環が挙げられる。
一般式(II)は、酸性基又はその塩を少なくとも2つ有し、そのうち1つは分子内塩を形成するものであるが、中でもxは1〜2の正数であることが好ましく、更に1であることが好ましい。xが1の場合は、R2及びR4の少なくとも1つが酸性基を有することが好ましく、R2及びR4の少なくとも1つが酸性基を有するアリール基であることが更に好ましい。酸性基が1分子内で離れた位置に存在することで、酸性基とカチオン種との反応が効率的に進行する点から好ましい。
C.I.アシッドバイオレット34,36,39,41,42,43,47,51,63,126、C.I.アシッドブルー25,27,35,40,41,43,45,46,47,49,51,55,56,62,68,69,78,80,81,96,111,124,127,127:1,129,138,145,150,175,183,215,225,230,258,260,264,271,277,281,290,324,344,350、C.I.アシッドグリーン25,27,36,37,38,40,41,42,44,54,95,等のアントラキノン系酸性染料;
C.I.アシッドブルー74等のインジゴ系酸性染料;
C.I.アシッドバイオレット15,16,17,19,21,23,24,25,38,49,72、C.I.アシッドブルー1、3、5、7、9、19、22、83、90、93、100、103、104、109、C.I.アシッドグリーン3,5,6,7,8,9,11,15,16,22,50,等のトリアリールメタン系酸性染料;
C.I.アシッドブルー249、C.I.ダイレクトブルー86等のフタロシアニン系酸性染料;
C.I.アシッドイエロー11、C.I.アシッドオレンジ7、C.I.アシッドレッド37,180、C.I.アシッドブルー29、C.I.ダイレクトレッド28,83、C.I.ダイレクトイエロー12、C.I.ダイレクトオレンジ26、C.I.ダイレクトグリーン59、C.I.リアクティブイエロー2、C.I.リアクティブレッド17、C.I.リアクティブレッド120、C.I.リアクティブブラック5、C.I.モルダントレッド7、C.I.モルダントイエロー5、C.I.モルダントブラック7、C.I.ダイレクトグリーン28等のアゾ系酸性染料;
などが挙げられる。
前記酸性染料のセリウムレーキ色材のレーキ化剤として用いられるセリウム化合物としては、特に限定はされないが、セリウムイオンを含有する化合物が好ましい。例えば、+3価のセリウムイオンを含有している化合物としては、塩化セリウム(III)、臭化セリウム(III)、ヨウ化セリウム(III)、硫酸セリウム(III)、硝酸セリウム(III)、硝酸アンモニウムセリウム(III)、炭酸セリウム(III)、ギ酸セリウム(III)、酢酸セリウム(III)、及びこれらの水和物等、+3価のセリウムイオンを含有する塩及びその水和物が挙げられる。また、+4価のセリウムイオンを含有している化合物としては、硝酸セリウム(IV)、硫酸セリウム(IV)、硝酸二アンモニウムセリウム(IV)、硫酸四アンモニウムセリウム(IV)、硝酸セリウム(IV)アンモニウム、及びこれらの水和物等、+4価のセリウムイオンを含有する塩及びその水和物が挙げられる。
中でも、酸性染料と塩を形成し易く、酸性染料のセリウムレーキ色材の収率が向上する点から、+3価のセリウムイオンを含有している化合物を用いることが好ましく、+3価のセリウムイオンを含有する塩及びその水和物が好ましい。また、+4価のセリウムイオンは有色の傾向があるが、+3価のセリウムイオンは通常無色であるため、酸性染料の色調に影響を与えない点からも、+3価のセリウムイオンを含有している化合物を用いることが好ましく、+3価のセリウムイオンを含有する塩及びその水和物が好ましい。
レーキ化時の加熱温度は、特に限定されないが、溶剤として水を用いる場合には、5〜90℃とすることができる。
ローダミン系酸性染料等の酸性染料は、例えば、細田 豊著「新染料化学」技報堂等に記載の合成方法など、公知の方法を参考にして合成してもよく、市販品を用いてもよい。
中でも、ローダミン系酸性染料のセリウムレーキ色材である場合には、耐熱性が向上して高温加熱時の色材の昇華が抑制される。
本発明に係る色材は、カラーフィルタ用途の他、印刷用途、カラートナー用途、塗料用途において、好適に用いることができる。
本発明に用いられる(A)色材は、本発明の効果を損なわない範囲で、色調の制御を目的として、更に他の色材を含有してもよい。他の色材としては、公知の顔料及び染料等が挙げられ、本発明の効果が損なわれない範囲であれば特に限定されず、後述するカラーフィルタ用着色樹脂組成物で用いられる場合と同様とすることができる。
(一般式(I)中の各符号は、上述のとおりである。)
前記一般式(I)におけるAは、N(窒素原子)と直接結合する炭素原子がπ結合を有しないa価の有機基であって、当該有機基は、少なくともNと直接結合する末端に飽和脂肪族炭化水素基を有する脂肪族炭化水素基、又は当該脂肪族炭化水素基を有する芳香族基を表し、炭素鎖中にO(酸素原子)、S(硫黄原子)、N(窒素原子)が含まれていてもよいものである。Nと直接結合する炭素原子がπ結合を有しないため、カチオン性の発色部位が有する色調や透過率等の色特性は、連結基Aや他の発色部位の影響を受けず、単量体と同様の色を保持することができる。
Aにおいて、少なくともNと直接結合する末端に飽和脂肪族炭化水素基を有する脂肪族炭化水素基は、Nと直接結合する末端の炭素原子がπ結合を有しなければ、直鎖、分岐又は環状のいずれであってもよく、末端以外の炭素原子が不飽和結合を有していてもよく、置換基を有していてもよく、炭素鎖中に、O、S、Nが含まれていてもよい。例えば、カルボニル基、カルボキシ基、オキシカルボニル基、アミド基等が含まれていてもよく、水素原子が更にハロゲン原子等に置換されていてもよい。
また、Aにおいて上記脂肪族炭化水素基を有する芳香族基は、少なくともNと直接結合する末端に飽和脂肪族炭化水素基を有する脂肪族炭化水素基を有する、単環又は多環芳香族基が挙げられ、置換基を有していてもよく、O、S、Nが含まれる複素環であってもよい。
中でも、骨格の堅牢性の点から、Aは、環状の脂肪族炭化水素基又は芳香族基を含むことが好ましい。
環状の脂肪族炭化水素基としては、中でも、有橋脂環式炭化水素基が、骨格の堅牢性の点から好ましい。有橋脂環式炭化水素基とは、脂肪族環内に橋かけ構造を有し、多環構造を有する多環状脂肪族炭化水素基をいい、例えば、ノルボルナン、ビシクロ[2,2,2]オクタン、アダマンタン等が挙げられる。有橋脂環式炭化水素基の中でも、ノルボルナンが好ましい。また、芳香族基としては、例えば、ベンゼン環、ナフタレン環を含む基が挙げられ、中でも、ベンゼン環を含む基が好ましい。
原料入手の容易さの観点からAは2〜4価が好ましく、2〜3価が好ましく、更に2価が好ましい。例えば、Aが2価の有機基の場合、炭素数1〜20の直鎖、分岐、又は環状のアルキレン基や、キシリレン基等の炭素数1〜20のアルキレン基を2個置換した芳香族基等が挙げられる。
Ri〜Rvにおけるアリール基は、特に限定されない。例えば、フェニル基、ナフチル基等が挙げられる。アリール基が有してもよい置換基としては、例えばアルキル基、ハロゲン原子等が挙げられる。
中でも、高輝度で耐熱性や耐光性に優れる点から、タングステン(W)及びモリブデン(Mo)の少なくとも1種を含むポリ酸アニオンであることが好ましく、少なくともタングステンを含み、且つモリブデンを含んでいてもよいポリ酸アニオンであることが、耐熱性の点からより好ましい。
ポリ酸アニオン(Bc−)は、上記のポリ酸アニオンを1種単独で、又は2種以上組み合わせて用いることができ、2種以上組み合わせて用いる場合には、ポリ酸アニオン全体におけるタングステンとモリブデンとのモル比が上記範囲内であることが好ましい。
色材分散液中の(A)色材の平均分散粒径は、少なくとも溶媒を含有する分散媒体中に分散している色材粒子の分散粒径であって、レーザー光散乱粒度分布計により測定されるものである。レーザー光散乱粒度分布計による粒径の測定としては、色材分散液に用いられている溶媒で、色材分散液をレーザー光散乱粒度分布計で測定可能な濃度に適宜希釈(例えば、1000倍など)し、レーザー光散乱粒度分布計(例えば、日機装社製ナノトラック粒度分布測定装置UPA−EX150)を用いて動的光散乱法により23℃にて測定することができる。ここでの平均分散粒径は、体積平均粒径である。
また、本発明の色材分散液において酸性染料のセリウムレーキ色材と、前記一般式(I)で表される色材とを組み合わせる場合の混合比は、所望の色調に調整するために適宜設定すればよく、特に限定されない。カラーフィルタの青色着色層用途の色調整の点からは、酸性染料のセリウムレーキ色材と、前記一般式(I)で表される色材の質量比が50:50〜1:99であることが好ましく、30:70〜5:95であることがより好ましい。
本発明の色材分散液において、(A)色材は、(B)分散剤により、溶剤中に分散させて用いられる。(B)分散剤としては、従来、分散剤として用いられているものの中から適宜選択して用いることができる。分散剤の具体例としては、例えば、カチオン系、アニオン系、ノニオン系、両性、シリコーン系、フッ素系等の界面活性剤を使用できる。界面活性剤の中でも、均一に、微細に分散し得る点から、高分子界面活性剤(高分子分散剤)が好ましい。これらの(B)分散剤は1種で又は2種以上を組み合わせて使用してもよい。
以下、上記好ましい分散剤について詳細に説明する。
本発明においては(B)分散剤として、少なくとも下記一般式(III)で表される構成単位を有した重合体を好適に用いることができる。
(一般式(III)中、R11は、水素原子又はメチル基、Aは、直接結合又は2価の連結基、Qは、下記一般式(III−a)で表される基、又は、置換基を有していても良い、塩形成可能な含窒素複素環基を表す。)
(一般式(III−a)中、R12及びR13は、それぞれ独立して、水素原子又はヘテロ原子を含んでもよい炭化水素基を表し、R12及びR13は互いに同一であっても異なっていても良い。)
Aにおける2価の連結基としては、例えば、炭素原子数1〜10のアルキレン基、アリーレン基、−CONH−基、−COO−基、炭素原子数1〜10のエーテル基(−R’−OR”−:R’及びR”は、各々独立にアルキレン基)及びこれらの組み合わせ等が挙げられる。
中でも、分散性の点から、一般式(III)におけるAは、直接結合、−CONH−基、又は、−COO−基を含む2価の連結基であることが好ましい。
また、一般式(III)で表される構成単位を有した重合体の市販品としては、BYK−LPN6919等が挙げられる。
本発明の好ましい分散剤は、上記一般式(III)で表される構成単位が有する窒素部位の少なくとも一部が塩を形成(以下、塩変性と称することがある。)した重合体である。
本発明においては、塩形成剤を用い、一般式(III)で表される構成単位が有する窒素部位を塩形成することにより、同様に塩形成している色材に対して強く分散剤が吸着することで色材の分散性及び分散安定性が向上する。塩形成剤としては、WO2011/108495号公報、特開2013−054200号公報に記載の酸性有機リン化合物、有機スルホン酸化合物、4級化剤などを好適に使用できる。特に、塩形成剤が酸性有機リン化合物である場合には、色材の粒子表面に分散剤の酸性有機リン化合物を含む塩形成部位が局在化することで、色材表面がリン酸塩で被覆された状態となるため、活性酸素による色材の染料骨格への攻撃(水素引き抜き)が抑制され、染料骨格を含む色材の耐熱性や耐光性が向上する。このため、酸性有機リン化合物によって塩変性した重合体を分散剤として用いると、本発明に用いられる高透過率の色材(A)が良好に分散した状態で高温加熱時の退色をより抑制できることから、カラーフィルタ製造工程における高温加熱工程を経ても、より高輝度な着色層を形成できる。
分散剤として好適に用いられるウレタン系分散剤は、1分子内に1個以上のウレタン結合(−NH−COO−)を有する化合物からなる分散剤である。
ウレタン系分散剤を用いることにより、少量で良好な分散が可能なとなる。分散剤を少量とすることにより、相対的に硬化成分等の配合量を増やすことができ、その結果、耐熱性に優れた着色層を形成することができる。
本発明の色材分散液において、(B)分散剤の含有量は、分散性、分散安定性及び膜物性の点から、通常、色材分散液全量に対して1〜50質量%、更に1〜20質量%の範囲内であることが、好ましい。
本発明においては(C)溶剤は、色材分散液乃至後述する着色樹脂組成物中の各成分とは反応せず、これらを溶解乃至分散可能な溶剤の中から、適宜選択して用いることができる。具体的には、アルコール系;エーテルアルコール系;エステル系;ケトン系;エーテルアルコールアセテート系;エーテル系;非プロトン性アミド系;ラクトン系;不飽和炭化水素系;飽和炭化水素系などの有機溶剤が挙げられ、中でも、分散時の溶解性や塗布適性の点からエステル系溶剤を用いることが好ましい。
中でも、人体への危険性が低いこと、室温付近での揮発性が低いが加熱乾燥性が良い点から、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)を用いることが好ましい。この場合には、従来のPGMEAを用いた色材分散液との切り替えの際にも特別な洗浄工程を必要としないというメリットがある。
これらの溶剤は単独もしくは2種以上を組み合わせて使用してもよい。
本発明の色材分散液には、本発明の効果が損なわれない限り、更に必要に応じて、分散補助樹脂、その他の成分を配合してもよい。
分散補助樹脂としては、例えば後述するカラーフィルタ用着色樹脂組成物で例示されるアルカリ可溶性樹脂が挙げられる。アルカリ可溶性樹脂の立体障害によって色材粒子同士が接触しにくくなり、分散安定化することやその分散安定化効果によって分散剤を減らす効果がある場合がある。
また、その他の成分としては、例えば、濡れ性向上のための界面活性剤、密着性向上のためのシランカップリング剤、消泡剤、ハジキ防止剤、酸化防止剤、凝集防止剤、紫外線吸収剤などが挙げられる。
本発明において、色材分散液の製造方法は、(A)色材と、(B)分散剤と、(C)溶剤と、所望により用いられる各種添加成分とを含有し、(A)色材が分散剤により溶剤中に均一に分散させ得る方法であればよく、公知の混合手段を用いて混合することにより、調製することができる。
前記本発明に係るカラーフィルタ用色材分散液に、(D)バインダー成分を添加することにより、カラーフィルタ用着色樹脂組成物としてもよい。
即ち、(A)色材と、(B)分散剤と、(C)溶剤と、(D)バインダー成分を含有し、前記(A)色材が、酸性染料のセリウムレーキ色材を含む、カラーフィルタ用着色樹脂組成物とすることができる。本発明に係るカラーフィルタ用着色樹脂組成物は、耐光性や耐熱性に優れ、高温加熱時においても昇華が抑制され、高輝度な着色層を形成することができる。中でも、耐熱性に優れ、高コントラストで、高輝度な着色層を形成可能な点から、前記色材(A)としては、前記ローダミン系酸性染料のセリウムレーキ色材と前記一般式(I)で表される色材とを組み合わせて用いることが好ましい。
以下、このようなカラーフィルタ用着色樹脂組成物について説明するが、(A)色材、(B)分散剤、及び(C)溶剤については、前記本発明に係る色材分散液と同様のものとすることができるため、ここでの説明は省略する。
カラーフィルタ用着色樹脂組成物は、成膜性や被塗工面に対する密着性を付与するためにバインダー成分を含有する。中でも、塗膜に充分な硬度を付与するために、硬化性バインダー成分を含有することが好ましい。硬化性バインダー成分としては、特に限定されず、従来公知のカラーフィルタの着色層を形成するのに用いられる硬化性バインダー成分を適宜用いることができる。
硬化性バインダー成分としては、例えば、可視光線、紫外線、電子線等により重合硬化させることができる光硬化性樹脂を含む光硬化性バインダー成分や、加熱により重合硬化させることができる熱硬化性樹脂を含む熱硬化性バインダー成分を含むものを用いることができる。
熱硬化性バインダーとしては、1分子中に熱硬化性官能基を2個以上有する化合物と硬化剤の組み合わせが通常用いられ、更に、熱硬化反応を促進できる触媒を添加しても良い。熱硬化性官能基としては、エポキシ基、オキセタニル基、イソシアネート基、エチレン性不飽和結合等が挙げられる。熱硬化性官能基としてはエポキシ基が好ましく用いられる。熱硬化性バインダー成分の具体例としては、例えば、国際公開第2012/144521号公報に記載のものを挙げることができる。
以下、感光性バインダー成分について説明するが、硬化性バインダー成分はこれらに限定されるものではない。以下に説明する感光性バインダー成分の他に、エポキシ樹脂のような加熱により重合硬化させることができる熱硬化性のバインダー成分を更に用いてもよい。
本発明のカラーフィルタ用着色樹脂組成物においては、ネガ型感光性バインダー成分であることが、フォトリソグラフィー法によって既存のプロセスを用いて簡便にパターンを形成できる点から好ましい。
以下、ネガ型感光性バインダー成分を構成する、アルカリ可溶性樹脂と、多官能モノマーと、光開始剤について、具体的に説明する。
本発明におけるアルカリ可溶性樹脂は酸性基を有するものであり、バインダー樹脂として作用し、かつパターン形成する際に用いられる現像液、特に好ましくはアルカリ現像液に可溶性である限り、適宜選択して使用することができる。
本発明における好ましいアルカリ可溶性樹脂は、酸性基としてカルボキシル基を有する樹脂であることが好ましく、具体的には、カルボキシル基を有するアクリル系共重合体、カルボキシル基を有するエポキシ(メタ)アクリレート樹脂等が挙げられる。これらの中で特に好ましいものは、側鎖にカルボキシル基を有するとともに、さらに側鎖にエチレン性不飽和基等の光重合性官能基を有するものである。光重合性官能基を含有することにより形成される硬化膜の膜強度が向上するからである。また、これらアクリル系共重合体、及びエポキシアクリレート樹脂は、2種以上混合して使用してもよい。
カルボキシル基を有するアクリル系共重合体は、更に芳香族炭素環を有する構成単位を含有していてもよい。芳香族炭素環はカラーフィルタ用着色樹脂組成物に塗膜性を付与する成分として機能する。
カルボキシル基を有するアクリル系共重合体は、更にエステル基を有する構成単位を含有していてもよい。エステル基を有する構成単位は、カラーフィルタ用着色樹脂組成物のアルカリ可溶性を抑制する成分として機能するだけでなく、溶剤に対する溶解性、さらには溶剤再溶解性を向上させる成分としても機能する。
これらの中で、コポリマーにグリシジル基又は水酸基を有するエチレン性不飽和化合物を付加等することにより、エチレン性不飽和結合を導入したポリマー等は、露光時に、後述する多官能性モノマーと重合することが可能となり、着色層がより安定なものとなる点で、特に好適である。
エポキシ化合物、不飽和基含有モノカルボン酸、及び酸無水物は、公知のものの中から適宜選択して用いることができる。具体例としては、例えば、国際公開第2012/144521号公報に記載のもの等が挙げられる。エポキシ化合物、不飽和基含有モノカルボン酸、及び酸無水物は、それぞれ1種単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。
カラーフィルタ用着色樹脂組成物において用いられる多官能モノマーは、後述する光開始剤によって重合可能なものであればよく、特に限定されず、通常、エチレン性不飽和二重結合を2つ以上有する化合物が用いられ、特にアクリロイル基又はメタクリロイル基を2つ以上有する、多官能(メタ)アクリレートであることが好ましい。
このような多官能(メタ)アクリレートとしては、従来公知のものの中から適宜選択して用いればよい。具体例としては、例えば、国際公開第2012/144521号公報に記載のもの等が挙げられる。
カラーフィルタ用着色樹脂組成物において用いられる上記多官能モノマーの含有量は、特に制限はないが、上記アルカリ可溶性樹脂100質量部に対して、通常5〜500質量部程度、好ましくは20〜300質量部の範囲である。多官能モノマーの含有量が上記範囲より少ないと十分に光硬化が進まず、露光部分が溶出する場合があり、また、多官能モノマーの含有量が上記範囲より多いとアルカリ現像性が低下するおそれがある。
カラーフィルタ用着色樹脂組成物において用いられる光開始剤としては、特に制限はなく、従来知られている各種光開始剤の中から、1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。具体例としては、例えば、国際公開第2012/144521号公報に記載のもの等が挙げられる。
カラーフィルタ用着色樹脂組成物には、必要に応じて他の色材や各種添加剤を含むものであってもよい。
色調の制御を目的として必要に応じて他の色材を配合してもよい。他の色材としては、例えば、従来公知の顔料や染料を目的に応じて選択することができ、1種又は2種以上用いることができる。
他の色材としては、中でも前記一般式(I)で表される2価以上のカチオンと2価以上のアニオンとを含む、国際公開第2012/144521号パンフレットに記載の色材を用いることが好ましい。
その他の色材の具体例としては、例えば、国際公開第2012/39416号及び国際公開第2012/39417号パンフレットに記載の色材、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2、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19、C.I.ピグメントバイオレット23;C.I.ピグメントブルー1、C.I.ピグメントブルー15、C.I.ピグメントブルー15:3、C.I.ピグメントブルー15:4、C.I.ピグメントブルー15:6、C.I.ピグメントブルー60、C.I.ピグメントレッド81、C.I.ピグメントレッド82等の顔料や、アシッドレッド等の染料が挙げられる。
他の色材の配合量としては、本発明の効果が損なわれない範囲で用いることができ、(A)色材全量100質量部に対して、他の色材が95質量部以下であることが好ましく、90質量部以下であることがより好ましい。
カラーフィルタ用着色樹脂組成物は、更に酸化防止剤を含有することが、耐熱性及び耐光性の点から好ましい。酸化防止剤は従来公知のものの中から適宜選択すればよい。酸化防止剤の具体例としては、例えば、ヒンダードフェノール系酸化防止剤、アミン系酸化防止剤、リン系酸化防止剤、硫黄系酸化防止剤、ヒドラジン系酸化防止剤等が挙げられ、耐熱性の点から、ヒンダードフェノール系酸化防止剤を用いることが好ましい。
ヒンダードフェノール系酸化防止剤とは、少なくとも1つのフェノール構造を含有し、当該フェノール構造の水酸基の2位と6位の少なくとも1つに炭素原子数4以上の置換基が置換されている構造を有する酸化防止剤を意味する。
添加剤としては、上記酸化防止剤の他、例えば、重合停止剤、連鎖移動剤、レベリング剤、可塑剤、界面活性剤、消泡剤、シランカップリング剤、紫外線吸収剤、密着促進剤等などが挙げられる。
界面活性剤及び可塑剤の具体例としては、例えば、国際公開第2012/144521号パンフレットに記載のものが挙げられる。
(A)色材の合計の含有量は、着色樹脂組成物の固形分全量に対して、3〜65質量%、より好ましくは4〜55質量%の割合で配合することが好ましい。上記下限値以上であれば、着色樹脂組成物を所定の膜厚(通常は1.0〜5.0μm)に塗布した際の着色層が充分な色濃度を有する。また、上記上限値以下であれば、分散性及び分散安定性に優れると共に、充分な硬度や、基板との密着性を有する着色層を得ることができる。尚、本発明において固形分は、上述した溶剤以外のもの全てであり、液状の多官能モノマー等も含まれる。
また、(B)分散剤の含有量としては、(A)色材を均一に分散することができるものであれば特に限定されるものではないが、例えば、着色樹脂組成物の固形分全量に対して3〜70質量%用いることができる。更に、着色樹脂組成物の固形分全量に対して5〜60質量%の割合で配合するのが好ましく、特に5〜50質量%の割合で配合するのが好ましい。上記下限値以上であれば、(A)色材の分散性及び分散安定性に優れ、保存安定性に優れている。また、上記上限値以下であれば、現像性が良好なものとなる。
(D)バインダー成分は、これらの合計量が、着色樹脂組成物の固形分全量に対して10〜92質量%、好ましくは15〜87質量%の割合で配合するのが好ましい。上記下限値以上であれば、充分な硬度や、基板との密着性を有する着色層を得ることができる。また上記上限値以下であれば、現像性に優れたり、熱収縮による微小なシワの発生も抑制される。
また、(C)溶剤の含有量は、着色層を精度良く形成することができる範囲で適宜設定すればよい。該溶剤を含む上記着色樹脂組成物の全量に対して、通常、55〜95質量%の範囲内であることが好ましく、中でも、65〜88質量%の範囲内であることがより好ましい。上記溶剤の含有量が、上記範囲内であることにより、塗布性に優れたものとすることができる。
カラーフィルタ用着色樹脂組成物の製造方法は、(A)色材と、(B)分散剤と、(C)溶剤と、(D)バインダー成分と所望により用いられるバインダー成分等の各種添加成分とを含有し、(A)色材が(B)分散剤より(C)溶剤中に均一に分散させ得る方法であればよく、特に制限されず、公知の混合手段を用いて混合することにより、調製することができる。
当該着色樹脂組成物の調製方法としては、例えば、(1)前記本発明に係る色材分散液に、(D)バインダー成分と所望により用いられる各種添加成分を混合する方法;(2)(C)溶剤中に、(A)色材と、(B)分散剤と、(D)バインダー成分と、所望により用いられる各種添加成分とを同時に投入し、混合する方法;(3)(C)溶剤中に、(B)分散剤と、(D)バインダー成分と、所望により用いられる各種添加成分とを添加し、混合したのち、(A)色材を加えて混合する方法;などを挙げることができる。
これらの方法の中で、上記(1)の方法が、色材の凝集を効果的に防ぎ、均一に分散させ得る点から好ましい。
本発明に係るカラーフィルタは、透明基板と、当該透明基板上に設けられた着色層とを少なくとも備えるカラーフィルタであって、当該着色層の少なくとも1つが、酸性染料のセリウムレーキ色材を含むことを特徴とする。
本発明のカラーフィルタに用いられる着色層は、少なくとも1つが、少なくとも酸性染料のセリウムレーキ色材を含む着色層である。
着色層は、通常、後述する透明基板上の遮光部の開口部に形成され、通常3色以上の着色パターンから構成される。
また、当該着色層の配列としては、特に限定されず、例えば、ストライプ型、モザイク型、トライアングル型、4画素配置型等の一般的な配列とすることができる。また、着色層の幅、面積等は任意に設定することができる。
当該着色層の厚みは、塗布方法、カラーフィルタ用着色樹脂組成物の固形分濃度や粘度等を調整することにより、適宜制御されるが、通常、1〜5μmの範囲であることが好ましい。
まず、カラーフィルタ用着色樹脂組成物を、スプレーコート法、ディップコート法、バーコート法、コールコート法、スピンコート法などの塗布手段を用いて後述する透明基板上に塗布して、ウェット塗膜を形成させる。
次いで、ホットプレートやオーブンなどを用いて、該ウェット塗膜を乾燥させたのち、これに、所定のパターンのマスクを介して露光し、アルカリ可溶性樹脂及び多官能モノマー等を光重合反応させて、感光性の塗膜とする。露光に使用される光源としては、例えば低圧水銀灯、高圧水銀灯、メタルハライドランプなどの紫外線、電子線等が挙げられる。露光量は、使用する光源や塗膜の厚みなどによって適宜調整される。
また、露光後に重合反応を促進させるために、加熱処理を行ってもよい。加熱条件は、使用する着色樹脂組成物中の各成分の配合割合や、塗膜の厚み等によって適宜選択される。
現像処理後は、通常、現像液の洗浄、着色樹脂組成物の硬化塗膜の乾燥が行われ、着色層が形成される。なお、現像処理後に、塗膜を十分に硬化させるために加熱処理を行ってもよい。加熱条件としては特に限定はなく、塗膜の用途に応じて適宜選択される。
本発明のカラーフィルタにおける遮光部は、後述する透明基板上にパターン状に形成されるものであって、一般的なカラーフィルタに遮光部として用いられるものと同様とすることができる。
当該遮光部のパターン形状としては、特に限定されず、例えば、ストライプ状、マトリクス状等の形状が挙げられる。この遮光部としては、例えば、黒色顔料をバインダー樹脂中に分散又は溶解させたものや、クロム、酸化クロム等の金属薄膜等が挙げられる。この金属薄膜は、CrOx膜(xは任意の数)及びCr膜が2層積層されたものであってもよく、また、より反射率を低減させたCrOx膜(xは任意の数)、CrNy膜(yは任意の数)及びCr膜が3層積層されたものであってもよい。
当該遮光部が黒色色材をバインダー樹脂中に分散又は溶解させたものである場合、この遮光部の形成方法としては、遮光部をパターニングすることができる方法であればよく、特に限定されず、例えば、遮光部用着色樹脂組成物を用いたフォトリソグラフィー法、印刷法、インクジェット法等を挙げることができる。
本発明のカラーフィルタにおける透明基板としては、可視光に対して透明な基材であればよく、特に限定されず、一般的なカラーフィルタに用いられる透明基板を使用することができる。具体的には、石英ガラス、無アルカリガラス、合成石英板等の可撓性のない透明なリジッド材、あるいは、透明樹脂フィルム、光学用樹脂板、フレキシブルガラス等の可撓性やフレキシブル性を有する透明なフレキシブル材が挙げられる。
当該透明基板の厚みは、特に限定されるものではないが、本発明のカラーフィルタの用途に応じて、例えば100μm〜1mm程度のものを使用することができる。
なお、本発明のカラーフィルタは、上記透明基板、遮光部及び着色層以外にも、例えば、オーバーコート層や透明電極層、さらには配向膜や柱状スペーサ等が形成されたものであってもよい。
本発明の液晶表示装置は、前述した本発明に係るカラーフィルタと、対向基板と、前記カラーフィルタと前記対向基板との間に形成された液晶層とを有することを特徴とする。
このような本発明の液晶表示装置について、図を参照しながら説明する。図2は、本発明の液晶表示装置の一例を示す概略図である。図2に例示するように本発明の液晶表示装置40は、カラーフィルタ10と、TFTアレイ基板等を有する対向基板20と、上記カラーフィルタ10と上記対向基板20との間に形成された液晶層30とを有している。
なお、本発明の液晶表示装置は、この図2に示される構成に限定されるものではなく、一般的にカラーフィルタが用いられた液晶表示装置として公知の構成とすることができる。
また、対向基板としては、本発明の液晶表示装置の駆動方式等に応じて適宜選択して用いることができる。
さらに、液晶層を構成する液晶としては、本発明の液晶表示装置の駆動方式等に応じて、誘電異方性の異なる各種液晶、及びこれらの混合物を用いることができる。
真空注入方式では、例えば、あらかじめカラーフィルタ及び対向基板を用いて液晶セルを作製し、液晶を加温することにより等方性液体とし、キャピラリー効果を利用して液晶セルに液晶を等方性液体の状態で注入し、接着剤で封止することにより液晶層を形成することができる。その後、液晶セルを常温まで徐冷することにより、封入された液晶を配向させることができる。
また液晶滴下方式では、例えば、カラーフィルタの周縁にシール剤を塗布し、このカラーフィルタを液晶が等方相になる温度まで加熱し、ディスペンサー等を用いて液晶を等方性液体の状態で滴下し、カラーフィルタ及び対向基板を減圧下で重ね合わせ、シール剤を介して接着させることにより、液晶層を形成することができる。その後、液晶セルを常温まで徐冷することにより、封入された液晶を配向させることができる。
本発明に係る発光表示装置は、前述した本発明に係るカラーフィルタと、発光体とを有することを特徴とする。本発明に係る発光表示装置としては、例えば前記発光体として有機発光体を有する有機発光表示装置が挙げられる。発光体は有機発光体に限定されず、無機発光体も適宜使用できる。
このような本発明の発光表示装置について、図を参照しながら説明する。図3は、本発明の発光表示装置の一例を示す概略図である。図3に例示するように本発明の発光表示装置100は、カラーフィルタ10と、発光体80とを有している。カラーフィルタ10と、発光体80との間に、有機保護層50や無機酸化膜60を有していても良い。
なお、本発明の発光表示装置は、この図3に示される構成の発光表示装置に限定されるものではなく、一般的にカラーフィルタが用いられた発光表示装置として公知の構成とすることができる。
アシッドレッド289(東京化成製、ローダミン系酸性染料(下記化学式(1)、以下AR289ということがある))5.00g(7.39 mmol)を水500mlに加え、80℃で溶解させ、酸性染料水溶液を調製した。一方で、レーキ化剤として塩化セリウム(III)七水和物(和光純薬工業製)0.96g(2.58 mmol)を水200mLに入れ、80℃で攪拌し、塩化セリウム水溶液を調製した。調製した塩化セリウム水溶液を、80℃で15分かけて前記染料水溶液に滴下し、さらに80℃で1時間攪拌した。生成した沈殿物を濾取し、水で洗浄した。得られたケーキを乾燥してセリウムレーキ色材A1を 3.52g得た。
合成例1において、アニオンとなる酸性染料、レーキ化剤、および調製時の温度を表1のように変更したこと以外は、合成例1と同様にして、合成例2〜9のセリウムレーキ色材A2〜A4およびB〜F、並びに、比較合成例1〜8のアルミニウム色材A〜F、ネオジムレーキ色材A、及びランタンレーキ色材Aを得た。
・AR52:アシッドレッド52、東京化成製、下記化学式(2)で表される1価のアニオン性ローダミン系染料
・硝酸セリウム(III)六水和物(和光純薬工業製)
・硝酸セリウムアンモニウム(III)四水和物(関東化学製)
・塩化アルミニウム(III)六水和物(関東化学製)
・塩化ネオジム(III)六水和物(和光純薬工業製)
・塩化ランタン(III)六水和物(和光純薬工業製)
ローダミン系塩基性染料として、下記化学式(7)で表わされるベーシックレッド1(略称BR1、(東京化成製))5.00gを水500mlに加え、90℃で溶解させ、染料溶液を調製した。リンタングステン酸・n水和物 H3[PW12O40]・nH2O(n=30)(日本無機化学工業製)11.90gを水200mLに入れ、90℃で攪拌し、リンタングステン酸水溶液を調製し、90℃で15分かけて前記染料溶液に滴下し、さらに90℃で1時間攪拌した。生成した沈殿物を濾取し、水で洗浄した。得られたケーキを乾燥して比較紫色レーキ色材Aを13.45g得た。
(1)中間体1の合成
国際公開第2012/144521号に記載の中間体3及び中間体4の製造方法を参照して、下記化学式(8)で示される中間体1を15.9g(収率70%)得た。
得られた化合物は、下記の分析結果より目的の化合物であることを確認した。
・MS(ESI) (m/z):511(+)、2価
・元素分析値:CHN実測値 (78.13%、7.48%、7.78%);理論値(78.06%、7.75%、7.69%)
前記中間体1 5.00g(4.58mmol)を水300mlに加え、90℃で溶解させ中間体1溶液とした。次に日本無機化学工業製リンタングステン酸・n水和物 H3[PW12O40]・nH2O(n=30) 10.23g(2.99mmol)、および、日本無機化学工業製リンモリブデン酸・n水和物 H3[PMo12O40]・nH2O(n=30)0.14g(0.06mmol)を水100mlに入れ、90℃で攪拌し、ポリ酸水溶液を調製した。先の中間体1溶液に調製したポリ酸水溶液を90℃で混合し、生成した沈殿物を濾取し、水で洗浄した。得られたケーキを乾燥して下記化学式(9)で表される青色レーキ色材αを12.5g(収率96%)を得た。また、リンタングステン酸及びリンタングストモリブデン酸のポリ酸構造がレーキ色材となった後も保たれていることを31P−NMRにより確認した。
冷却管、添加用ロート、窒素用インレット、機械的攪拌機、デジタル温度計を備えた反応器に、溶剤としてジエチレングリコールエチルメチルエーテル(略称EMDG)130質量部を仕込み、窒素雰囲気下で110℃に昇温した後、メタクリル酸メチル32質量部、メタクリル酸シクロヘキシル22質量部、メタクリル酸24質量部、開始剤としてα,α’−アゾビスイソブチロニトリル(略称AIBN)2質量部および連鎖移動剤としてn−ドデシルメルカプタン4.5質量部を含む混合物を、それぞれ1.5時間かけて連続的に滴下した。
その後、合成温度を保持して反応を続け、滴下終了から2時間後に重合禁止剤として、p−メトキシフェノール0.05質量部を添加した。
次に、空気を吹き込みながら、メタクリル酸グリシジル22質量部を添加して、110℃に昇温した後、トリエチルアミン0.2質量部を添加して110℃で15時間付加反応させ、バインダー樹脂A(固形分44質量%)を得た。
得られたバインダー樹脂Aの質量平均分子量Mwは8500、酸価は85mgKOH/gであった。なお、質量平均分子量Mwは、ポリスチレンを標準物質とし、THFを溶離液としてゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)にて算出し、酸価はJIS−K0070に従い測定した。
100mLナスフラスコに、PGMEA34.30質量部、3級アミノ基を含むブロック共重合体(上記一般式(III)で表される構成単位を有するブロック共重合体)(商品名:BYK−LPN6919、ビックケミー製)(アミン価120mgKOH/g、固形分60質量%)14.25質量部(有効固形分8.55質量部)をそれぞれ溶解させ、フェニルホスホン酸(「PPA」日産化学製))を1.45質量部(ブロック共重合体の3級アミノ基に対して0.5モル当量)を加え、40℃で30分攪拌することで塩型ブロックポリマー分散剤A溶液(固形分20質量%)を調製した。このとき、ブロック共重合体のアミノ基は、PPAの酸性基との酸−塩基反応により塩形成されているものを含む。
PGMEA19.82質量部、調製例2のバインダー樹脂A(固形分44質量%)18.18質量部、5〜6官能アクリレートモノマー(商品名:アロニックスM403、東亞合成社製)8.00質量部、2−メチル−1[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モリフォリノプロパン−1−オン(商品名:イルガキュア907、BASF社製)3.00質量部、2,4ジエチルチオキサントン(商品名:カヤキュアーDETX−S、日本化薬社製)1.00質量部を混合することでバインダー組成物A(固形分40質量%)を調製した。
色材として、調製例1で得られた青色レーキ色材αを11.70質量部、セリウムレーキ色材A1を1.30質量部、調製例3で調製した塩型ブロックポリマー分散剤A溶液を22.75質量部(有効固形分4.55質量部)、調製例2のバインダー樹脂A13.30質量部(有効固形分5.85質量部)、PGMEA50.95質量部を混合し、ペイントシェーカー(浅田鉄工製)にて予備分散として2mmジルコニアビーズで1時間、さらに本分散として0.1mmジルコニアビーズで6時間分散し、色材分散液Aを得た。
製造例1において、色材を下記表2中のものに変更したこと以外は、製造例1と同様にして色材分散液B〜D及び色材分散液K〜Rを調製した。
なお、表2における略号は以下の通りである。
・ジオキサジン顔料(C.I.ピグメントバイオレット23、一次粒子径60nm)
・銅フタロシアニン顔料(C.I.ピグメントブルー15:6、一次粒子径40nm))
色材として、合成例1で得られたセリウムレーキ色材A1を5.00質量部、調製例3で調製した塩型ブロックポリマー分散剤A溶液を45.00質量部(有効固形分9.00質量部)、PGMEA50.00質量部を混合し、ペイントシェーカー(浅田鉄工製)にて予備分散として2mmジルコニアビーズで1時間、さらに本分散として0.1mmジルコニアビーズで6時間分散し、色材分散液Eを得た。
製造例5において、色材を下記表3中のものに変更したこと以外は、製造例5と同様にして色材分散液F〜I及び色材分散液S〜Wを調製した。
色材として、合成例9で得られたセリウムレーキ色材Fを5.00質量部、調製例3で調製した塩型ブロックポリマー分散剤A溶液を75.00質量部(有効固形分15.00質量部)、PGMEA20.00質量部を混合し、ペイントシェーカー(浅田鉄工製)にて予備分散として2mmジルコニアビーズで1時間、さらに本分散として0.1mmジルコニアビーズで24時間分散し、色材分散液Jを得た。
製造例10において、色材を下記表3中のものに変更したこと以外は、製造例10と同様にして色材分散液Xを調製した。
製造例1で得られた色材分散液A 27.30質量部、調製例4で得られたバインダー組成物A 27.03質量部、PGMEA 45.67質量部、界面活性剤R08MH(DIC製)0.04質量部、シランカップリング剤KBM503(信越シリコーン製)0.4質量部を添加混合し、加圧濾過を行って、実施例1の着色樹脂組成物を得た。
実施例1において、色材分散液をそれぞれ下記表4中のものに変更したこと以外は、実施例1と同様にして実施例2〜4及び比較例1〜8の着色樹脂組成物を得た。
<光学性能評価、耐光性評価>
各実施例及び比較例で得られた着色樹脂組成物を、厚み0.7mmのガラス基板(日本電気硝子製、「OA−10G」)上に、スピンコーターを用いて塗布した。その後、80℃のホットプレート上で3分間加熱乾燥を行った。超高圧水銀灯を用いて40mJ/cm2の紫外線を照射することによって硬化膜(着色層)を得た。上記の着色基板をクリーンオーブンでそれぞれ下記表に示す温度で25分間ポストベーク処理した。得られた着色膜のポストベーク後の色度(x、y)、輝度(Y)をオリンパス製「顕微分光測定装置OSP−SP200」を用いて測定し、コントラストを壺坂電気製「コントラスト測定装置CT−1B」を用いて測定した。
次いで、キセノンランプ(アトラス社製Ci4000ウェザメータ、内側フィルター:石英、外側フィルター:ソーダライム+赤外線吸収コーティング(CIRA)、波長300nm以下をカット)を用い、420nmの波長で、照度を1.2W/m2として、70時間照射(300kJ/m2相当)し、得られた着色膜の色度を測定し、耐光性試験前後の色差(ΔEab)を求めた。
耐光性試験前の色座標をL1、a1、b1とし、耐光性試験後の色座標をL2、a2、b2としたとき、色差(ΔEab)は下記式より算出される。
ΔEab={(L2−L1)2+(a2−a1)2+(b2−b1)2}1/2
評価結果を表4に示す。
[輝度値評価基準]
A:ポストベーク後の輝度値(Y)が10.0以上であった。
B:ポストベーク後の輝度値(Y)が9以上10.0未満であった。
C:ポストベーク後の輝度値(Y)が9未満であった。
上記評価がAであれば、高輝度であると評価され、実用の範囲である。
A:ポストベーク後のコントラストが3000以上であった。
B:ポストベーク後のコントラストが2500以上3000未満であった。
C:ポストベーク後のコントラストが2500未満であった。
上記評価がAであれば、高コントラストであると評価され、実用の範囲である。
A:ポストベーク前後の色差(ΔEab)が10.0以下であった。
B:ポストベーク前後の色差(ΔEab)が10.0超過15.0以下であった。
C:ポストベーク前後の色差(ΔEab)が15超過であった。
上記評価がAであれば、耐光性に優れていると評価され、実用の範囲である。
実施例1〜4及び比較例1〜8で得られた青色着色樹脂組成物を、厚み0.7mmのガラス基板(日本電気硝子社製、「OA−10G」)上に、スピンコーターを用いて塗布し、80℃のホットプレート上で3分間加熱乾燥を行った。この着色層に80μmのライン&スペースのストライプパターンが画かれたフォトマスクを介して超高圧水銀灯を用いて40mJ/cm2の紫外線を照射した。その後、前記着色層が形成されたガラス板を、アルカリ現像液として0.05質量%水酸化カリウム水溶液を用いて60秒間シャワー現像したのち、さらに60秒間超純水で洗浄した。
得られた着色パターンが形成されたガラス基板の0.7mm上面にガラス基板を配置し、230℃のホットプレート上で30分間加熱した。上面のガラス基板の昇華物の有無を目視で確認することで、下記評価基準により、昇華性の評価とした。評価結果を表4に示す。
[昇華性評価基準]
A:昇華物なし、B:昇華物あり
製造例5で得られた色材分散液A 70.98質量部、調製例4で得られたバインダー組成物A 18.16質量部、PGMEA 10.86質量部、界面活性剤R08MH(DIC製)0.04質量部、シランカップリング剤KBM503(信越シリコーン製)0.4質量部を添加混合し、加圧濾過を行って、実施例5の着色樹脂組成物を得た。
実施例5において、色材分散液Aを下記表5〜9中のものに変更したこと以外は、実施例5と同様にして実施例6〜9及び比較例9〜13の着色樹脂組成物を得た。
製造例10で得られた色材分散液J 70.98質量部、調製例4で得られたバインダー組成物A 7.51質量部、PGMEA 21.51質量部、界面活性剤R08MH(DIC製)0.04質量部、シランカップリング剤KBM503(信越シリコーン製)0.4質量部を添加混合し、加圧濾過を行って、実施例10の着色樹脂組成物を得た。
実施例10において、色材分散液Jを色材分散液Xに変更したこと以外は、実施例10と同様にして比較例14の着色樹脂組成物を得た。
表4の結果から、ローダミン系酸性染料(AR289)をセリウム化合物でレーキ化したセリウムレーキ色材A1〜A4は、前記一般式(I)で表される色材である青色レーキ色材αと併用することで、高輝度かつ高コントラストで、耐光性に優れた塗膜(青色着色層)が得られることが明らかにされた。また、ローダミン系酸性染料のセリウムレーキ色材では、色材の昇華の問題がないことも明らかにされた。
それに対し、比較例1に示すように前記一般式(I)で表される色材である青色レーキ色材αと併用する色材が、レーキ化していないローダミン系酸性染料(AR289)では輝度、コントラスト、耐光性の面で実用レベルに達せず、また、比較例2〜4に示すようにローダミン系酸性染料(AR289)をアルミニウム、ネオジム、またはランタン化合物でレーキ化した色材を前記一般式(I)で表される色材である青色レーキ色材αと併用した場合では、高輝度は得られるものの、耐光性が十分でないことが明らかにされた。さらに、比較例5に示すようにローダミン系塩基性染料をリンタングステン酸でレーキ化した比較紫色レーキ色材Aを前記一般式(I)で表される色材である青色レーキ色材αと併用した場合では、耐光性は良好なものの、輝度が劣り、色材からの昇華物(色移り)が発生して実用レベルに達しなかった。また、顔料を用いた比較例6〜8の場合には、耐光性に優れるものの輝度が著しく劣るものであった。
また、表5〜10の結果より、同一の酸性染料で比較した場合、セリウム化合物でレーキ化したセリウムレーキ色材を用いた実施例5〜10の着色樹脂組成物の塗膜は、アルミニウム化合物でレーキした色材を用いた比較例9〜14の着色樹脂組成物の塗膜よりも耐光性試験前後の色差が小さくなることが明らかにされ、このことからも、酸性染料をセリウム化合物でレーキ化した酸性染料のセリウムレーキ色材は耐光性に優れていることが明確となった。
2 遮光部
3 着色層
10 カラーフィルタ
20 対向基板
30 液晶層
40 液晶表示装置
50 有機保護層
60 無機酸化膜
71 透明陽極
72 正孔注入層
73 正孔輸送層
74 発光層
75 電子注入層
76 陰極
80 発光体
Claims (8)
- (A)色材と、(B)分散剤と、(C)溶剤とを含有し、前記(A)色材が、酸性染料のセリウムレーキ色材を含み、前記酸性染料が、ローダミン系酸性染料、フルオレセイン系酸性染料、アントラキノン系酸性染料、インジゴ系酸性染料、及びトリアリールメタン系酸性染料よりなる群から選択される1種以上の酸性染料である、カラーフィルタ用色材分散液。
- 前記酸性染料のセリウムレーキ色材において、前記酸性染料がローダミン系酸性染料である、請求項1に記載のカラーフィルタ用色材分散液。
- 前記(A)色材が、更に、下記一般式(I)で表される色材を含む、請求項1又は2に記載のカラーフィルタ用色材分散液。
a及びcは2以上の整数、b及びdは1以上の整数を表す。eは0又は1であり、eが0のとき結合は存在しない。複数あるeは同一であっても異なっていてもよい。) - 請求項1乃至3のいずれか一項に記載のカラーフィルタ用色材分散液と、(D)バインダー成分とを含有する、カラーフィルタ用着色樹脂組成物。
- ローダミン系酸性染料、フルオレセイン系酸性染料、アントラキノン系酸性染料、インジゴ系酸性染料、及びトリアリールメタン系酸性染料よりなる群から選択される1種以上の酸性染料のセリウムレーキ色材である、色材。
- 透明基板と、当該透明基板上に設けられた着色層とを少なくとも備えるカラーフィルタであって、当該着色層の少なくとも1つが、酸性染料のセリウムレーキ色材を含み、前記酸性染料が、ローダミン系酸性染料、フルオレセイン系酸性染料、アントラキノン系酸性染料、インジゴ系酸性染料、及びトリアリールメタン系酸性染料よりなる群から選択される1種以上の酸性染料である、カラーフィルタ。
- 前記請求項6に記載のカラーフィルタと、対向基板と、前記カラーフィルタと前記対向基板との間に形成された液晶層とを有することを特徴とする液晶表示装置。
- 前記請求項6に記載のカラーフィルタと、発光体を有することを特徴とする発光表示装置。
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