JP6451022B2 - ポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン、ポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料及びこれを画素部に有するカラーフィルタ - Google Patents

ポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン、ポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料及びこれを画素部に有するカラーフィルタ Download PDF

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Description

本発明は、特定のハロゲン分布を有するポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料、及びこれを画素部に有するカラーフィルタに関する。
液晶ディスプレイに用いるカラーフィルタは、バックライトの白色光を透過させることでディスプレイのカラー表示を実現する部材である。
このような液晶ディスプレイの要求特性として、画面の高精細化が挙げられる。高精細化のためには画素密度を向上させる必要があるが、画面の開口率が下がるため、輝度が低下するといった問題が発生する。輝度の低下はバックライトの光量アップにより補うこともできるが、消費電力量の増大という新たな問題が生じることになる。従って、ピグメントグリーン58を始めとする、バックライト光に対して高い透過率を有する顔料の使用によるカラーフィルタの改良が進んでいる。
また、別の要求特性として色再現範囲の拡大がある。色再現範囲の代表的な指標としてはNTSC比が挙げられる。これは、CIE色度図上でアナログテレビ放送の標準規格であるNTSC方式にて表現できる色の範囲を100%とした場合に、カバーできる色域を比率で表したものである。近年では、NTSC比90%以上のカバー率が求められるようになってきているが、その実現のためには、特に緑色画素の着色力の向上が重要となる。着色力の向上は、画素の厚膜化によって実現できるが、前述したピグメントグリーン58では実用的な膜厚でNTSC比90%以上の達成は困難である。一方、ピグメントグリーン7やピグメントグリーン59のような特定色度での薄膜化が可能な顔料を使用した場合には、ピグメントグリーン58と比べて透過率が低いため、得られるディスプレイの輝度が低下してしまうという問題が発生する。
このような状況下、バックライト光に対して高い透過率を有する顔料であり、輝度と着色力を高度に兼備する顔料の創出が希求されている。
このような問題に対し、ハロゲン比率が規定されたポリハロゲン化亜鉛フタロシアニンを含んでなる顔料組成物が提案されている(特許文献1)。しかしながら、特許文献1の顔料組成物では、近年高まる市場の要求、すなわち輝度と着色力のより高度な両立という要求に、十分応えているとはいえない場合があった。
特開2007−284589号公報
本発明が解決しようとする課題は、優れた着色力を有し(高着色力)、かつカラーフィルタの画素部として用いた時に、より高輝度化を達成できる(高輝度)、ポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を提供することにある。
本発明者らは、鋭意検討した結果、後記する特定のハロゲン分布を有するポリハロゲン化亜鉛フタロシアニンが上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。
即ち本発明は、下記一般式1:
Figure 0006451022
(上記一般式1中、X〜X16は、いずれも独立に塩素原子、臭素原子又は水素原子である)で表されるポリハロゲン化亜鉛フタロシアニンであって、質量分析におけるm/z1780以上1820未満の範囲における最大イオン強度を、同m/z1820以上1860以下の範囲における最大イオン強度で除した値が、1.00以下であることを特徴とするポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン(「本発明のポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン」と表記する場合がある)に関する。
本発明のポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料は、高着色力と高輝度をより高度に両立できるという顕著な効果を奏する。
合成例2の顔料組成物の質量分析結果であり、縦軸はイオン強度を示し、横軸はm/zを示す。 比較例1の顔料組成物の質量分析結果であり、縦軸はイオン強度を示し、横軸はm/zを示す。
ポリハロゲン化亜鉛フタロシアニンとは、フタロシアニン分子(構造)1個当たり、塩素原子及び/又は臭素原子の合計が、最大で16個結合した構造の物質である。分子中に結合した塩素原子及び/又は臭素原子の数が増すと、ポリハロゲン化亜鉛フタロシアニンの色相は青色から緑色となる。
本発明のポリハロゲン化亜鉛フタロシアニンは、上述の通り、従来のポリハロゲン化亜鉛フタロシアニンに比して高輝度かつ高着色力という優れた特徴を有する。ここで高輝度という特徴は、フタロシアニン分子(構造)1個当たり、臭素原子が16個結合した臭素化亜鉛フタロシアニン(以下、本明細書において、16臭素化亜鉛フタロシアニンと表記する)の存在比率を高めることで、顔料の結晶性が低下し、カラーフィルタ作製時の焼成工程における顔料粒子の成長が抑制されることで、散乱光が低減したためであると推測される。また、ここで高着色力という特徴は、16臭素化亜鉛フタロシアニンの存在比率を高めることで化合物純度が向上し、吸収スペクトルが急峻になったためであると推測される。
ここで、上記「16臭素化亜鉛フタロシアニンの存在比率を高める」とは、16臭素化亜鉛フタロシアニンの存在比率が、臭素原子が15個、塩素原子が1個結合した臭素化亜鉛フタロシアニン(以下、本明細書において、15臭素1塩素化亜鉛フタロシアニンと表記する)の存在比率と同じであるか、16臭素化亜鉛フタロシアニンの存在比率が、15臭素1塩素化亜鉛フタロシアニンの存在比率を上回る場合をいう。
本発明においては、このような存在比率の関係を、質量分析における測定結果をもとに次のように規定する。即ち、本発明の特徴は、質量分析におけるm/z1780以上1820未満の範囲における最大イオン強度(即ち、15臭素1塩素化亜鉛フタロシアニンを表す最大イオン強度)を、同m/z1820以上1860以下の範囲における最大イオン強度(即ち、16臭素化亜鉛フタロシアニンを表す最大イオン強度)で除した値が、1.00以下であることにある。
このような特徴を有するポリハロゲン化亜鉛フタロシアニンは、これまでに知られていない。
本発明の効果を、より顕著に得るためには、質量分析におけるm/z1780以上1820未満の範囲における最大イオン強度を、同m/z1820以上1860以下の範囲における最大イオン強度で除した値が、1.00未満であるポリハロゲン化亜鉛フタロシアニンであることが好ましく、0.90以下であることが好ましく、0.85以下であることがより好ましく、0.85〜0.50の範囲にあることがさらに好ましい。
質量分析は、マトリックス支援レーザー脱離イオン化飛行時間質量分析計(日本電子株式会社製JMS−S3000)を用いて行うものとし、分子量がQであることが既知の化合物の質量分析を行った際に、m/z=Qが検出されるように、各測定パラメータを設定する。本発明では、分子量1840の既知化合物の質量分析を行った際に、m/z=1840が検出されるようにJMS−S3000の設定を調節した。
本発明のポリハロゲン化亜鉛フタロシアニンは、16臭素化亜鉛フタロシアニンと15臭素1塩素化亜鉛フタロシアニンとの存在比率の関係が上記となることを満たすものである限り、臭素原子が1〜16個結合した臭素化亜鉛フタロシアニンがどのような割合で含まれていてもよいが、16臭素化亜鉛フタロシアニンを14%以上含有することが好ましい。
本発明においてポリハロゲン化亜鉛フタロシアニンは、上記一般式1にて表される構造である。本発明においては、一次粒子の平均粒子径が0.01〜0.30μmのポリハロゲン化亜鉛フタロシアニンを、ポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料という。
なお、本発明における一次粒子の平均粒子径とは、透過型電子顕微鏡JEM−2010(日本電子株式会社製)で視野内の粒子を撮影し、二次元画像上の、凝集体を構成するハロゲン化亜鉛フタロシアニン一次粒子の50個につき、その長い方の径(長径)を各々求め、それを平均した値である。この際、試料であるポリハロゲン化亜鉛フタロシアニンは、これを溶媒に超音波分散させてから顕微鏡で撮影する。また、透過型電子顕微鏡の代わりに走査型電子顕微鏡を使用してもよい。
次に、本発明のポリハロゲン化亜鉛フタロシアニンの製造方法の一態様を記載する。しかしながら、本発明のポリハロゲン化亜鉛フタロシアニンの製造方法は、これらに限定して解釈されるべきものではない。
ポリハロゲン化亜鉛フタロシアニンは、公知の手法である溶融法において、塩化スルフリル、臭素などのハロゲン化剤を、ハロゲン化の際に溶媒となる化合物の一種または二種以上の混合物からなる10〜170℃程度の溶融物にあらかじめ添加、混合したうえで、亜鉛フタロシアニンを添加し、ハロゲン化させることで得ることができる。
溶融法は、一般に、塩化ナトリウムのようなアルカリ金属のハロゲン化物又はアルカリ土類金属のハロゲン化物、塩化アルミニウム、四塩化チタン、塩化チオニルなどのハロゲン化の際に溶媒となる化合物の一種又は二種以上の混合物からなる10〜170℃程度の溶融物中にて亜鉛フタロシアニンをハロゲン化剤によりハロゲン化する手法であるが、従来の方法では、塩素化剤を溶融物中に添加しておいて、そこに亜鉛フタロシアニンを加えた後で、臭素化剤を添加し、臭素化率を調整するという方法が一般的であった。しかしながら、この方法では、前述のポリハロゲン化亜鉛フタロシアニンについての説明における「16臭素化亜鉛フタロシアニン」の存在比率を十分に高めることが難しい。
そこで、本発明で用いるポリハロゲン化亜鉛フタロシアニンを得る上では、上記のように、前記溶融物中に、亜鉛フタロシアニンを加える前に、塩素化剤だけでなく臭素化剤をあらかじめ混合させておくことが、本発明で用いるポリハロゲン化亜鉛フタロシアニンを得る上で好ましい。
一般に、溶融法は、溶融塩中の塩化物と臭化物の比率を調節したり、塩素ガスや臭素の導入量や反応時間を変化させたりすることによって、得られるポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン中における、特定ハロゲン原子組成のポリハロゲン化亜鉛フタロシアニンの含有比率を任意にコントロールすることができる。この点、本発明においても同様であり、前記のように、ハロゲン化した亜鉛フタロシアニンにさらにハロゲン化剤を加えて、所望のハロゲン原子組成のポリハロゲン化亜鉛フタロシアニンの含有比率を達成することが可能である。
ハロゲン化の温度は、上述のように10〜170℃が好ましいが、30〜140℃がより好ましい。更に、反応速度を速くするため、加圧しながら反応させることも可能である。反応時間は、例えば1〜100時間で行うことができ、好ましくは、5〜48時間で行うことができる。
ハロゲン化の際に使用する臭素の量は、亜鉛フタロシアニンに対して15〜40当量が好ましく、18〜28当量がより好ましい。
本発明では、原料仕込方法や使用量、反応温度や反応時間の最適化により、既存のポリハロゲン化亜鉛フタロシアニンとは異なるハロゲン原子組成のポリハロゲン化亜鉛フタロシアニンを得ることができる。
上記いずれの製造方法にせよ、反応終了後、得られた混合物を水又は塩酸等の酸性水溶液中に投入すると、生成したポリハロゲン化亜鉛フタロシアニンが沈殿する。ポリハロゲン化亜鉛フタロシアニンとしては、これをそのまま用いても良いが、その後、濾過、水または硫酸水素ナトリウム水、炭酸水素ナトリウム水、水酸化ナトリウム水洗浄、必要に応じてアセトン、トルエン、メチルアルコール、エチルアルコール、ジメチルホルムアミド等の有機溶剤洗浄を行い、乾燥等の後処理を行ってから用いるのが好ましい。
ポリハロゲン化亜鉛フタロシアニンは、必要に応じてアトライター、ボールミル、振動ミル、振動ボールミル等の粉砕機内で乾式摩砕し、ついで、ソルベントソルトミリング法やソルベントボイリング法等で顔料化することによって、顔料化前よりは、分散性や着色力に優れ、かつ、黄味を帯びた明度の高い緑色を発色する顔料が得られる。
ポリハロゲン化亜鉛フタロシアニンの顔料化方法には特に制限はなく、例えば、顔料化前のポリハロゲン化亜鉛フタロシアニンを分散媒に分散させると同時に顔料化を行ってもよいが、多量の有機溶剤中でハロゲン化金属フタロシアニンを加熱攪拌するソルベント処理よりも、容易に結晶成長を抑制でき、かつ比表面積の大きい顔料粒子が得られる点で、ソルベントソルトミリング処理を採用するのが好ましい。
このソルベントソルトミリングとは、合成直後またはその後に磨砕を行った、顔料化を経ていないポリハロゲン化亜鉛フタロシアニンである粗顔料と、無機塩と、有機溶剤とを混練摩砕することを意味する。この場合、後者の粗顔料を用いるほうが好ましい。具体的には、粗顔料と、無機塩と、それを溶解しない有機溶剤とを混練機に仕込み、その中で混練摩砕を行う。この際の混練機としては、例えばニーダーやミックスマーラー等が使用できる。
本発明では、一次粒子の平均粒子径が0.01〜0.10μmのポリハロゲン化金属フタロシアニン顔料組成物をカラーフィルタ用途に用いるのが好ましい。本発明における前記した好ましいポリハロゲン化亜鉛フタロシアニンを得るに当たっては、ソルベントソルトミリングにおける粗顔料使用量に対する無機塩使用量を高くするのが好ましい。即ち当該無機塩の使用量は、粗顔料1 質量部に対して5〜20質量部とするのが好ましく、7〜15質量部とするのがより好ましい。
上記無機塩としては、水溶性無機塩が好適に使用でき、例えば塩化ナトリウム、塩化カリウム、硫酸ナトリウム等の無機塩を用いることが好ましい。また、平均粒子径0.5〜50μmの無機塩を用いることがより好ましい。このような無機塩は、通常の無機塩を微粉砕することにより容易に得ることができる。
有機溶剤としては、結晶成長を抑制し得る有機溶剤を使用することが好ましく、このような有機溶媒としては水溶性有機溶剤が好適に使用でき、例えばジエチレングリコール、グリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコール、液体ポリエチレングルコール、液体ポリプロピレングリコール、2−(メトキシメトキシ)エタノール、2−ブトキシエタノール、2−(イソペンチルオキシ)エタノール、2−(ヘキシルオキシ)エタノール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチ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ブチルエーテル、トリエチレングリコール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、1−メトキシ−2−プロパノール、1−エトキシ−2−プロパノール、ジプロピレングリコール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、等を用いることができる。当該水溶性有機溶剤の使用量は、特に限定されるものではないが、粗顔料1質量部に対して0.01〜5質量部が好ましい。
本発明のポリハロゲン化亜鉛フタロシアニンを含む顔料を製造する方法においては、粗顔料のみをソルベントソルトミリングしても良いが、ポリハロゲン化亜鉛フタロシアニンとフタロシアニン誘導体とを併用してソルベントソルトミリングすることもできる。また、フタロシアニン誘導体は、粗顔料の合成時や顔料化の後に加えてもよいが、ソルベントソルトミリングなどの顔料化工程の前に加えることがより好ましい。フタロシアニン誘導体を加えることによってカラーフィルタ用レジストインキの粘度特性の向上と分散安定性の向上が達成出来る。
このようなフタロシアニン誘導体としては、公知慣用のものがいずれも使用出来るが、下記式(1)又は式(2)のフタロシアニン顔料誘導体が好ましい。尚、このフタロシアニン誘導体は、ポリハロゲン化亜鉛フタロシアニンまたはその原料たる亜鉛フタロシアニンに対応するフタロシアニン誘導体であるのが好ましいが、併用する場合にも少量なので、ポリハロゲン化銅フタロシアニン誘導体や、銅フタロシアニン誘導体を用いることも出来る。
P−(Y) ・・・(1)
P−(A−Z) ・・・(2)
(式中、Pは中心金属を有さないまたは中心金属を有する無置換またはハロゲン化フタロシアニン環のn個の水素を除いた残基を表す。Yは第1〜3級アミノ基、カルボン酸基、スルホン酸基またはそれと塩基或いは金属との塩を表す。Aは二価の連結基を、Zは第1〜2級アミノ基の窒素原子上の水素の少なくとも1 つを除いた残基、又は窒素を含む複素環の窒素原子上の水素の少なくとも1つを除いた残基を表す。そしてmは1〜4を、nは1〜4を表す。)
前記中心金属としてはZn(亜鉛)で、前記第1〜2級アミノ基としては、例えばモノメチルアミノ基、ジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基等が挙げられる。また、前記カルボン酸基やスルホン酸基と塩を形成する塩基や金属としては、例えばアンモニアや、ジメチルアミン、ジエチルアミン、トリエチルアミンの様な有機塩基、カリウム、ナトリウム、カルシウム、ストロンチウム、アルミニウムの様な金属が挙げられ、A の二価の連結基としては、例えば炭素数1〜3のアルキレン基、−CO−、−SO−、−SONH(CH−等の二価の連結基が挙げられる。そして、Zとしては、例えばフタルイミド基、モノアルキルアミノ基、ジアルキルアミノ基等が挙げられる。
粗顔料調製時及び/又はソルベントソルトミリング時に粗顔料に含めることが出来るフタロシアニン誘導体は、通常、粗顔料1 質量部当たり0.01〜0.3質量部である。なお、粗顔料調製時及び/又はソルベントソルトミリング時にフタロシアニン誘導体を用いる場合には、粗顔料とフタロシアニン誘導体との合計量を粗顔料の使用量と見なして、無機塩の使用量等は、前記した範囲から選択する。
ソルベントソルトミリング時の温度は、30〜150℃が好ましく、80〜100℃がより好ましい。ソルベントソルトミリングの時間は、5時間〜20時間が好ましく、8〜18時間がより好ましい。
こうして、一次粒子の平均粒子径が0.01〜0.10μmのハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料、無機塩、有機溶剤を主成分として含む混合物が得られるが、この混合物から有機溶剤と無機塩を除去し、必要に応じてポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を主体とする固形物を洗浄、濾過、乾燥、粉砕等をすることにより、ポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料の粉体を得ることが出来る。
洗浄としては、水洗、湯洗のいずれも採用できる。洗浄回数は、1〜5回の範囲で繰り返すことも出来る。水溶性無機塩及び水溶性有機溶剤を用いた前記混合物の場合は、水洗することで容易に有機溶剤と無機塩を除去することが出来る。必要であれば、結晶状態を変化させないように、酸洗浄、アルカリ洗浄、溶剤洗浄を行ってもよい。
上記した濾別、洗浄後の乾燥としては、例えば、乾燥機に設置した加熱源による80〜120℃の加熱等により、顔料の脱水及び/又は脱溶剤をする回分式あるいは連続式の乾燥等が挙げられ、乾燥機としては一般に箱型乾燥機、バンド乾燥機、スプレードライアー等がある。特にスプレードライ乾燥はペースト作成時に易分散であるため好ましい。また、乾燥後の粉砕は、比表面積を大きくしたり一次粒子の平均粒子径を小さくするための操作ではなく、例えば箱型乾燥機、バンド乾燥機を用いた乾燥の場合のように顔料がランプ状等となった際に顔料を解して粉末化するために行うものであり、例えば、乳鉢、ハンマーミル、ディスクミル、ピンミル、ジェットミル等による粉砕等が挙げられる。こうして、本発明のポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を主成分として含む乾燥粉末が得られる。
なお、本発明のポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料は、従来のハロゲン化銅フタロシアニン顔料に比べて一次粒子の凝集力が弱く、より解れやすい性質を持つ。電子顕微鏡写真により、従来の顔料では観察できない、凝集体を構成する個々の顔料一次粒子を観察することができる。
本発明のポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料は、公知慣用の用途にいずれも使用できるが、特に一次粒子の平均粒子径が0.01〜0.10μmであることから、顔料凝集も比較的弱く、着色すべき合成樹脂等への分散性がより良好となる。
また、本発明のポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料は、カラーフィルタ緑色画素部に使用する場合においては、カラーフィルタ用感光性組成物への顔料分散が容易であり、カラーフィルタ用感光性組成物を硬化する際に多用される365nmにおける遮光性は低下し、それの光硬化感度の低下がなく、現像時の膜へりやパターン流れも起こり難くなるので好ましい。近年要求されている鮮明度と明度とのいずれもが高いカラーフィルタ緑色画素部がより簡便に得られる。
本発明のポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料の一次粒子は、更に縦横のアスペクト比が1〜3であると、各用途分野において粘度特性が向上し、流動性がより高くなる。アスペクト比を求めるには、まず、一次粒子の平均粒子径を求める場合と同様に、透過型電子顕微鏡または走査型電子顕微鏡で視野内の粒子を撮影する。そして、二次元画像上の、凝集体を構成する一次粒子の50個につき長い方の径(長径)と、短い方の径(短径)の平均値を求め、これらの値を用いて算出する。
本発明のポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を、少なくともカラーフィルタの緑色画素部に含有させることで、本発明のカラーフィルタを得ることができる。
従来のポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料と同様に、本発明のポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料は、カラーフィルタの緑色画素部を得る場合に、特段に黄色顔料を調色のために併用することなく、或いは併用するにしてもより少量で済むため、380〜780nmの全域における光透過率の低下も最小限に防止できる。特に、本発明のポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料は、より黄味かつより高着色力を有するため、同等の色濃度であれば、黄色顔料はより少ない併用量で良いため、さらに透過率を上げることもでき、有利である。
本発明における分光透過スペクトルとは、日本工業規格JIS Z 8722(色の測定方法−反射及び透過物体色)の第一種分光測光器に準じて求められるもので、ガラス基板等の上に前記所定乾燥膜厚に製膜した顔料組成物を含む樹脂被膜について所定波長領域の光を走査照射して、各波長における各透過率値をプロットしたものである。
本発明のポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を緑色画素部に含有するカラーフィルタは、白色光、F10等の光源を用いた場合、光源の緑の輝線を良く透過させることができ、かつポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料の分光透過スペクトルがシャープなため、緑色の色純度、着色力を最大限に発現することができる。
本発明のポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料は、それだけをそのままカラーフィルタの緑色画素部の製造に用いることが出来るが、必要ならば、経済性を考慮して、公知慣用の緑色ハロゲン化銅フタロシアニンまたはその他の緑色ハロゲン化異種金属フタロシアニン顔料の様な緑色ハロゲン化金属フタロシアニン顔料を併用して用いても良い。
本発明におけるポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料:公知慣用の緑色ハロゲン化金属フタロシアニン顔料(質量比)=100:0〜80:20、好ましくは100:0〜90:10として用いることが好ましい。
また、緑色顔料の他に、特性を出現させるため調色用に黄色顔料を使用することがある。ここで併用できる黄色顔料としては、例えばC.I.ピグメントイエロー(PY)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、126、127、128、129、138、139、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、199、231等が挙げられるが、輝度が高い、又は、顔料使用量が少量で済み薄膜化に適している点から、PY83、138、139、150、185、又は231が好ましく、PY138、150、185、又は231が特に好ましい。これらは、1種又は2種以上組み合わせて用いることができる。本発明のポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料と黄色顔料との併用割合は、前記ポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料100質量部当たり、黄色顔料が10〜100質量部である。
また、本発明のポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を用いれば、黄色顔料を調色のために併用した場合でも、調色のために2種以上の異なる色の顔料を混色する従来の場合に比べて、濁りの少ない、色純度、着色力に優れ、かつ明るいカラーフィルタ緑色画素部とすることが出来る。
例えば、従来のC.I.ピグメント グリーン 7、同36の様な緑色顔料に、上記した黄色顔料を併用した混合顔料を用いた場合に比べて、本発明のポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料に黄色顔料と併用した場合のほうが、色純度、着色力が高いため、明るさの低下がより小さくなり、緑色領域の光透過量もより大きくなる。
本発明のポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料は、公知の方法でカラーフィルタの緑色画素部のパターンの形成に用いることが出来る。典型的には、本発明のポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料と、感光性樹脂とを必須成分して含むカラーフィルタ緑色画素部用感光性組成物を得ることが出来る。
カラーフィルタの製造方法としては、例えば、このポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を感光性樹脂からなる分散媒に分散させた後、スピンコート法、ロールコート法、インクジェット法等でガラス等の透明基板上に塗布し、ついでこの塗布膜に対して、フォトマスクを介して紫外線によるパターン露光を行った後、未露光部分を溶剤等で洗浄して緑色パターンを得る、フォトリソグラフィーと呼ばれる方法が挙げられる。
その他、電着法、転写法、ミセル電解法、PVED(Photovoltaic Electrodeposition)法の方法で緑色画素部のパターンを形成して、カラーフィルタを製造してもよい。なお、赤色画素部のパターンおよび青色画素部のパターンも公知の顔料を使用して、同様の方法で形成できる。
カラーフィルタ緑色画素部用感光性組成物を調製するには、例えば、本発明のポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料と、感光性樹脂と、光重合開始剤と、前記樹脂を溶解する有機溶剤とを必須成分として混合する。その製造方法としては、ポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料と有機溶剤と必要に応じて分散剤を用いて分散液を調製してから、そこに感光性樹脂等を加えて調製する方法が一般的である。
ここでのポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料としては、上記フタロシアニン誘導体を含んでいても含んでいなくても良いポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料と、必要に応じて黄色顔料を用いることが出来る。
必要に応じて用いる分散剤としては、例えばビックケミー社のディスパービック(disperbyK 登録商標)130、同161、同162、同163、同170、BASF社のエフカ46、エフカ47等が挙げられる。また、レベンリグ剤、カップリング剤、カチオン系の界面活性剤なども併せて使用可能である。
有機溶剤としては、例えばトルエンやキシレン、メトキシベンゼン等の芳香族系溶剤、酢酸エチルや酢酸ブチル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート等の酢酸エステル系溶剤、エトキシエチルプロピオネート等のプロピオネート系溶剤、メタノール、エタノール等のアルコール系溶剤、ブチルセロソルブ、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル等のエーテル系溶剤、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶剤、ヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶剤、N,N−ジメチルホルムアミド、γ−ブチロラクタム、N−メチル−2−ピロリドン、アニリン、ピリジン等の窒素化合物系溶剤、γ−ブチロラクトン等のラクトン系溶剤、カルバミン酸メチルとカルバミン酸エチルの48:52の混合物のようなカルバミン酸エステル、水等がある。有機溶剤としては、特にプロピオネート系、アルコール系、エーテル系、ケトン系、窒素化合物系、ラクトン系、水等の極性溶媒で水可溶のものが適している。
本発明のポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料100質量部当たり、300〜1000質量部の有機溶剤と、必要に応じて0〜100質量部の分散剤及び/又は0〜20質量部のフタロシアニン誘導体とを、均一となる様に攪拌分散して分散液を得ることができる。次いでこの分散液に、ポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料100質量部当たり、3〜20質量部の感光性樹脂、感光性樹脂1質量部当たり0.05〜3質量部の光重合開始剤と、必要に応じてさらに有機溶剤を添加し、均一となる様に攪拌分散してカラーフィルタ緑色画素部用感光性組成物を得ることができる。
この際に使用可能な感光性樹脂としては、例えばウレタン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド酸系樹脂、ポリイミド系樹脂、スチレンマレイン酸系樹脂、スチレン無水マレイン酸系樹脂等の熱可塑性樹脂や、例えば1,6−ヘキサンジオールジアクリレート、エチレングリコールジアクリレート、ネオペンチルグリコールジアクリレート、トリエチレングリコールジアクリレート、ビス( アクリロキシエトキシ)ビスフェノールA、3−メチルペンタンジオールジアクリレート等のような2官能モノマー、トリメチルロールプロパトントリアクリレート、ペンタエリスリトールトリアクリレート、トリス(2−ヒドロキシエチル)イソシアネート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、ジペンタエリスリトールペンタアクリレート等のような多官能モノマー等の光重合性モノマーが挙げられる。
光重合開始剤としては、例えばアセトフェノン、ベンゾフェノン、ベンジルジメチルケタノール、ベンゾイルパーオキサイド、2−クロロチオキサントン、1,3−ビス(4'−アジドベンザル)−2−プロパン、1,3−ビス(4'−アジドベンザル)−2−プロパン−2'−スルホン酸、4,4'−ジアジドスチルベン−2,2'−ジスルホン酸等がある。
こうして調製されたカラーフィルタ緑色画素部用感光性組成物は、フォトマスクを介して紫外線によるパターン露光を行った後、未露光部分を有機溶剤やアルカリ水等で洗浄することによりカラーフィルタを作製することができる。
本発明で得られるポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料は、より黄味の緑色で着色力が高く、高色純度でコントラストの高い明るい緑色を発色する。従って、詳述したカラーフィルタ用以外にも、塗料、プラスチック、印刷インク、ゴム、レザー、捺染、電子トナー、ジェットインキ、熱転写インキなどの着色に適する。
以下、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。なお、実施例及び比較例において特に断りがない場合は、「部」及び「%」は質量基準である。
参考例(以下で用いた亜鉛フタロシアニンの製造例)
フタロニトリル、アンモニア、塩化亜鉛を原料として亜鉛フタロシアニンを製造した。反応終了後の1−クロロナフタレン溶液は、750〜850nmに光の吸収を有していた。
合成例1
塩化スルフリル(和光純薬株式会社、製品コード:190−04815)270部、無水塩化アルミニウム(関東化学株式会社、製品コード:01156−00)315部、塩化ナトリウム(東京化成株式会社、製品コード:S0572)43部、臭素43部を混合し、得られた混合物に、前記参考例で得た亜鉛フタロシアニン65部を加えた。これに臭素(和光純薬株式会社、製品コード:026−02405)407部を滴下して加え、22時間かけて80℃まで昇温し、臭素72部を滴下した。その後、3時間かけて130℃まで昇温し、反応混合物を水に取り出し、ポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン粗顔料を析出させた。この水性スラリーを濾過し、60℃の湯洗浄を行った後、水に再解膠した。得られたスラリーを再度濾過し、60℃の湯洗浄を行った後、90℃で乾燥させ、173部のポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン粗顔料を得た。このポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン粗顔料3部、粉砕した塩化ナトリウム30部、ジエチレングリコール3部を双腕型ニーダーに仕込み、100℃で8時間混練した。混練後80℃の水300部に取り出し、1時間攪拌後、濾過、湯洗、乾燥、粉砕し、ポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を得た。このポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を、質量分析(日本電子株式会社、JMS−S3000)した結果、m/z1780以上1820未満の範囲における最大イオン強度を、m/z1820以上1860以下の範囲における最大イオン強度で除した値は0.71であった。また、その時のDelaytimeは310ns、m/z1820以上1860以下のピークのResolving Power Valueは42004であった。
合成例2
塩化スルフリル(和光純薬株式会社、製品コード:190−04815)270部、無水塩化アルミニウム(関東化学株式会社、製品コード:01156−00)315部、塩化ナトリウム(東京化成株式会社、製品コード:S0572)43部、臭素43部を混合し、得られた混合物に、前記参考例で得た亜鉛フタロシアニン65部を加えた。これに臭素(和光純薬株式会社、製品コード:026−02405)407部を滴下して加え、22時間かけて80℃まで昇温し、臭素72部を滴下した。その後、3時間かけて100℃まで昇温し、反応混合物を水に取り出し、ポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン粗顔料を析出させた。この水性スラリーを濾過し、60℃の湯洗浄を行った後、水に再解膠した。得られたスラリーを再度濾過し、60℃の湯洗浄を行った後、90℃で乾燥させ、173部のポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン粗顔料を得た。このポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン粗顔料3部、粉砕した塩化ナトリウム30部、ジエチレングリコール3部を双腕型ニーダーに仕込み、100℃で8時間混練した。
混練後80℃の水300部に取り出し、1時間攪拌後、濾過、湯洗、乾燥、粉砕し、ポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を得た。このポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を、質量分析(日本電子株式会社、JMS−S3000)した結果、m/z1780以上1820未満の範囲における最大イオン強度を、m/z1820以上1860以下の範囲における最大イオン強度で除した値は0.57であった。また、その時のDelaytimeは285ns、m/z1820以上1860以下のピークのResolving Power Valueは42672であった。
合成例3
塩化スルフリル(和光純薬株式会社、製品コード:190−04815)270部、無水塩化アルミニウム(関東化学株式会社、製品コード:01156−00)315部、塩化ナトリウム(東京化成株式会社、製品コード:S0572)43部、臭素43部を混合し、得られた混合物に、前記参考例で得た亜鉛フタロシアニン65部を加えた。これに臭素(和光純薬株式会社、製品コード:026−02405)407部を滴下して加え、22時間かけて80℃まで昇温し、臭素72部を滴下した。その後、3時間かけて90℃まで昇温し、反応混合物を水に取り出し、ポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン粗顔料を析出させた。この水性スラリーを濾過し、60℃の湯洗浄を行った後、水に再解膠した。得られたスラリーを再度濾過し、60℃の湯洗浄を行った後、90℃で乾燥させ、173部のポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン粗顔料を得た。このポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン粗顔料3部、粉砕した塩化ナトリウム30部、ジエチレングリコール3部を双腕型ニーダーに仕込み、100℃で8時間混練した。混練後80℃の水300部に取り出し、1時間攪拌後、濾過、湯洗、乾燥、粉砕し、ポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を得た。このポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を、質量分析(日本電子株式会社、JMS−S3000)した結果、m/z1780以上1820未満の範囲における最大イオン強度を、m/z1820以上1860以下の範囲における最大イオン強度で除した値は0.56であった。また、その時のdelaytimeは285ns、m/z1820以上1860以下のピークのResolving Power Valueは37665であった。
合成例4
塩化スルフリル(和光純薬株式会社、製品コード:190−04815)270部、無水塩化アルミニウム(関東化学株式会社、製品コード:01156−00)347部、塩化ナトリウム(東京化成株式会社、製品コード:S0572)43部、臭素43部を混合し、得られた混合物に、前記参考例で得た亜鉛フタロシアニン65部を加えた。これに臭素(和光純薬株式会社、製品コード:026−02405)407部を滴下して加え、22時間かけて80℃まで昇温し、臭素72部を滴下した。その後、3時間かけて120℃まで昇温し、反応混合物を水に取り出し、ポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン粗顔料を析出させた。この水性スラリーを濾過し、60℃の湯洗浄を行った後、水に再解膠した。得られたスラリーを再度濾過し、60℃の湯洗浄を行った後、90℃で乾燥させ、173部のポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン粗顔料を得た。このポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン粗顔料3部、粉砕した塩化ナトリウム30部、ジエチレングリコール3部を双腕型ニーダーに仕込み、100℃で8時間混練した。混練後80℃の水300部に取り出し、1時間攪拌後、濾過、湯洗、乾燥、粉砕し、ポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を得た。このポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を、質量分析(日本電子株式会社、JMS−S3000)した結果、m/z1780以上1820未満の範囲における最大イオン強度を、m/z1820以上1860以下の範囲における最大イオン強度で除した値は0.81であった。また、その時のdelaytimeは300ns、m/z1820以上1860以下のピークのResolving Power Valueは28832であった。
合成例5
塩化スルフリル(和光純薬株式会社、製品コード:190−04815)270部、無水塩化アルミニウム(関東化学株式会社、製品コード:01156−00)315部、塩化ナトリウム(東京化成株式会社、製品コード:S0572)43部、臭素461部を混合し、得られた混合物に、前記参考例で得た亜鉛フタロシアニン67部を加えた。これを22時間かけて80℃まで昇温し、臭素147部を滴下した。その後、3時間かけて130℃まで昇温し、1時間保持した後、反応混合物を水に取り出し、ポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン粗顔料を析出させた。この水性スラリーを濾過し、60℃の湯洗浄を行った後、水に再解膠した。得られたスラリーを再度濾過し、60℃の湯洗浄を行った後、90℃で乾燥させ、178部のポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン粗顔料を得た。このポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン粗顔料3部、粉砕した塩化ナトリウム30部、ジエチレングリコール3部を双腕型ニーダーに仕込み、100℃で8時間混練した。混練後80℃の水300部に取り出し、1時間攪拌後、濾過、湯洗、乾燥、粉砕し、ポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を得た。このポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を、質量分析(日本電子株式会社、JMS−S3000)した結果、m/z1780以上1820未満の範囲における最大イオン強度を、m/z1820以上1860以下の範囲における最大イオン強度で除した値は0.69であった。また、その時のdelaytimeは400ns、m/z1820以上1860以下のピークのResolving Power Valueは37637であった。
実施例1
合成例1で得たポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料 2.48gを、ビックケミー社製 BYK−LPN6919 1.24g、DIC株式会社製 ユニディック ZL−295 1.86g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 10.92gと共に0.3〜0.4mmのジルコンビーズを用いて、東洋精機株式会社製ペイントシェーカーで2時間分散して、着色組成物(1)を得た。着色組成物(1)4.0g、DIC株式会社製 ユニディック ZL−295 0.98g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 0.22gを加えて、ペイントシェーカーで混合することでカラーフィルタ用緑色画素部を形成するための評価用組成物(1−A)を得た。
ピグメントイエロー138(BASFジャパン株式会社、Paliotol Yellow D0960)2.48gを、ビックケミー社製 BYK−LPN6919 1.24g、DIC株式会社製 ユニディック ZL−295 1.86g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 10.92gと共に0.3〜0.4mmのジルコンビーズを用いて、東洋精機株式会社製ペイントシェーカーで2時間分散して、着色組成物(7)を得た。着色組成物(7)4.0g、DIC株式会社製 ユニディック ZL−295 0.98g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 0.22gを加えて、ペイントシェーカーで混合することでカラーフィルタ用緑色画素部を形成するための調色用組成物(7−A)を得た。
調色用組成物(7−A)と評価用組成物(1−A)を色度(x,y)=(0.286,0.575)となるように混合、製膜、乾燥することにより評価用ガラス基板(1−B)を得た。
実施例2〜5
実施例1と同様の手順で、合成例2〜5で得たポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料から、着色組成物(2)〜(5)、評価用組成物(2−A)〜(5−A)、評価用ガラス基板(2−B)〜(5−B)を得た。
比較例1
(1)塩化スルフリル(和光純薬株式会社、製品コード:190−04815)270部、無水塩化アルミニウム(関東化学株式会社、製品コード:01156−00)315部、塩化ナトリウム(東京化成株式会社、製品コード:S0572)43部を混合し、得られた混合物に、前記参考例で得た亜鉛フタロシアニン63部を加えた。これに臭素(和光純薬株式会社、製品コード:026−02405)367部を滴下して加え、22時間かけて80℃まで昇温し、臭素69部を滴下した。その後、3時間かけて130℃まで昇温し、1時間保持した後、反応混合物を水に取り出し、ポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン粗顔料を析出させた。この水性スラリーを濾過し、60℃の湯洗浄を行った後、水に再解膠する。得られたスラリーを再度濾過し、60℃の湯洗浄を行った後、90℃で乾燥させ、169部のポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン粗顔料を得た。このポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン粗顔料3部、粉砕した塩化ナトリウム30部、ジエチレングリコール3部を双腕型ニーダーに仕込み、100℃で8時間混練した。混練後80℃の水300部に取り出し、1時間攪拌後、濾過、湯洗、乾燥、粉砕し、ポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を得た。このポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を、質量分析(日本電子株式会社、JMS−S3000)した結果、m/z1780以上1820未満の範囲における最大イオン強度を、m/z1820以上1860以下の範囲における最大イオン強度で除した値は1.24であった。また、その時のdelaytimeは495ns、m/z1820以上1860以下のピークのResolving Power Valueは36553であった。
(2)前記(1)で得たポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料 2.48gを、ビックケミー社製 BYK−LPN6919 1.24g、DIC株式会社製 ユニディック ZL−295 1.86g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 10.92gと共に0.3〜0.4mmのジルコンビーズを用いて、東洋精機株式会社製ペイントシェーカーで2時間分散して、着色組成物(6)を得た。着色組成物(6) 4.0g、DIC株式会社製 ユニディック ZL−295 0.98g、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート 0.22gを加えて、ペイントシェーカーで混合することでカラーフィルタ用緑色画素部を形成するための比較用組成物(6−A)を得た。
(3)調色用組成物(7−A)と、前記(2)で得た比較用組成物(6−A)を色度(x,y)=(0.286,0.575)となるように混合、製膜、乾燥することにより比較用ガラス基板(6−B)を得た。
試験例
評価用ガラス基板(1−B)〜(5−B)、比較用ガラス基板(6−B)の輝度を、株式会社日立ハイテクサイエンス製分光光度計U3900で測定した。また、評価用ガラス基板(1−B)〜(5−B)、比較用ガラス基板(6−B)の膜厚を株式会社日立ハイテクサイエンス製走査型白色干渉顕微鏡VS1330で測定した。輝度及び膜厚の測定結果を下表に示す(比較用ガラス基板を用いたときの値を、100.0%として評価した)。
Figure 0006451022
合成例1〜5、比較例1(1)で得られたポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料のm/z1780以上1820未満の範囲における最大イオン強度を、m/z1820以上1860以下の範囲における最大イオン強度で除した値を下表に示す。
Figure 0006451022
上記のように、本発明で得られたポリハロゲン化亜鉛フタロシアニンの透過スペクトルと、ピグメントイエロー138の透過スペクトルを用いて、色度(x,y)=(0.286,0.575)(特開2016−80919)に調色した後の輝度、膜厚が、既存のポリハロゲン化亜鉛フタロシアニンの透過スペクトルを用いた場合よりも優れることを確認した。

Claims (3)

  1. 下記一般式1:
    Figure 0006451022
    (上記一般式1中、X〜X16は、いずれも独立に塩素原子、臭素原子又は水素原子である)で表されるポリハロゲン化亜鉛フタロシアニンであって、
    質量分析におけるm/z1780以上1820未満の範囲における最大イオン強度を、同m/z1820以上1860以下の範囲における最大イオン強度で除した値が、1.00以下である(ただし、質量分析におけるm/z1820以上1860以下の範囲にのみピークをもつ化合物のみからなるポリハロゲン化亜鉛フタロシアニンを除く)ことを特徴とするポリハロゲン化亜鉛フタロシアニン。
  2. 請求項1に記載のポリハロゲン化亜鉛フタロシアニンと有機溶剤を少なくとも含む顔料分散液。
  3. 請求項1に記載のポリハロゲン化亜鉛フタロシアニンを画素部に有するカラーフィルタ。
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