JP7506013B2 - ハロゲン化フタロシアニン色材、色材液、着色硬化性組成物、カラーフィルタ、及び表示装置 - Google Patents

ハロゲン化フタロシアニン色材、色材液、着色硬化性組成物、カラーフィルタ、及び表示装置 Download PDF

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Description

本発明は、ハロゲン化フタロシアニン色材、色材液、着色硬化性組成物、カラーフィルタ、及び表示装置に関する。
近年、パーソナルコンピューターの発達、特に携帯用パーソナルコンピューターの発達に伴って、液晶ディスプレイの需要が増加している。モバイルディスプレイ(携帯電話、スマートフォン、タブレットPC)の普及率も高まっており、益々液晶ディスプレイの市場は拡大する状況にある。また、最近においては、自発光により視認性が高い有機ELディスプレイのような有機発光表示装置も、次世代画像表示装置として注目されている。これらの画像表示装置の性能においては、コントラストや色再現性の向上といったさらなる高画質化や消費電力の低減が強く望まれている。
これらの液晶表示装置や有機発光表示装置には、カラーフィルタが用いられる。例えば液晶表示装置のカラー画像の形成は、カラーフィルタを通過した光がそのままカラーフィルタを構成する各画素の色に着色されて、それらの色の光が合成されてカラー画像を形成する。その際の光源としては、従来の冷陰極管のほか、白色発光の有機発光素子や白色発光の無機発光素子が利用される場合がある。また、有機発光表示装置では、色調整などのためにカラーフィルタを用いる。
そのため、カラーフィルタにおいて、高輝度化や高コントラスト化、色再現性の向上といった要望が高まっている。
ここで、カラーフィルタは、一般的に、透明基板と、透明基板上に形成され、赤、緑、青の三原色の着色パターンからなる着色層と、各着色パターンを区画するように透明基板上に形成された遮光部とを有している。
カラーフィルタにおける画素の形成方法としては、中でも、分光特性、耐久性、パターン形状及び精度等の観点から、平均的に優れた特性を有する顔料分散法が最も広範に採用されている。
顔料分散法を用いて形成された画素を有するカラーフィルタにおいては、顔料粒子のために、カラーフィルタの光の透過率が小さくなることや、コントラストが低くなる問題があった。
そのため、粒子をなさない染料を用いた着色組成物を用いて、輝度やコントラストが改善したカラーフィルタを達成しようと試みられている。
特許文献1には、ハロゲン化フタロシアニン染料を含む着色剤、熱硬化性化合物、並びにハロゲン化フタロシアニン染料及び熱硬化性化合物を少なくとも溶解する溶剤を含み、着色剤の含有量の合計が全固形分に対し60~90質量%である、着色硬化性組成物が開示されている。
しかしながら、特許文献1に開示されているハロゲン化フタロシアニン染料では、色純度が悪いという問題があった。
特開2014-43556号公報
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、色純度が向上したハロゲン化フタロシアニン色材、当該ハロゲン化フタロシアニン色材を用いた、色純度や輝度が向上した色材液及び着色硬化性組成物、当該着色硬化性組成物を用いたカラーフィルタ、並びに、当該カラーフィルタを用いた表示装置を提供することを目的とする。
本発明に係るハロゲン化フタロシアニン色材は、下記一般式(1)で表されるハロゲン化フタロシアニン色材である。
[一般式(1)中、X~X16は、それぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、又は炭化水素含有基を表し、X~X16の少なくとも1つは、塩素原子、又は臭素原子であり、且つ、X~X16の少なくとも1つは、下記一般式(2)で表される1価の基であり、Mは、Cu、Zn、Co、Mo及びAlからなる群から選択される1種の金属を表す。
(一般式(2)中、Yは、-O-、-S-、-NR-、又は-N(・Aa-)RY1Y2-(ここで、R、RY1、及びRY2はそれぞれ独立に、水素原子または炭素数1~6のアルキル基を表し、Aa-は、a価のアニオンを表し、aは1以上の整数である。)を表し、Z、Z、及びZはそれぞれ独立に、ハロゲン原子、置換もしくは非置換のアルキル基、置換もしくは非置換のアルコキシ基、置換もしくは非置換のアリール基、及び、置換もしくは非置換のアリールオキシ基からなる群から選択される少なくとも1種を表し、nは0~3の整数であり、複数のZは同一であっても異なっていても良く、*は、フタロシアニン骨格との結合位置を示す。)]
また、本発明に係る色材液は、前記本発明に係るハロゲン化フタロシアニン色材と、溶剤とを含有する。
本発明に係る着色硬化性組成物は、色材と、ポリマーと、重合性化合物と、開始剤と、溶剤とを含有し、前記色材が前記本発明に係るハロゲン化フタロシアニン色材を含有する。
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、前記着色層の少なくとも1つが、前記本発明に係る着色硬化性組成物の硬化物である着色層であることを特徴とする。
本発明は、前記本発明に係るカラーフィルタを有することを特徴とする表示装置を提供する。
本発明によれば色純度が向上したハロゲン化フタロシアニン色材、当該ハロゲン化フタロシアニン色材を用いた、色純度や輝度が向上した色材液及び着色硬化性組成物、当該着色硬化性組成物を用いたカラーフィルタ、並びに、当該カラーフィルタを用いた表示装置を提供することができる。
図1は、本発明のカラーフィルタの一例を示す概略図である。 図2は、本発明の表示装置の一例を示す概略図である。 図3は、本発明の表示装置の他の一例を示す概略図である。
以下、本発明に係るハロゲン化フタロシアニン色材、色材液、着色硬化性組成物、カラーフィルタ、及び表示装置について、順に詳細に説明する。
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、本明細書において数値範囲を示す「~」とは、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含む意味で使用される。
[ハロゲン化フタロシアニン色材]
本発明に係るハロゲン化フタロシアニン色材は、下記一般式(1)で表されるハロゲン化フタロシアニン色材である。
[一般式(1)中、X~X16は、それぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、又は炭化水素含有基を表し、X~X16の少なくとも1つは、塩素原子、又は臭素原子であり、且つ、X~X16の少なくとも1つは、下記一般式(2)で表される1価の基であり、Mは、Cu、Zn、Co、Mo及びAlからなる群から選択される1種の金属を表す。
(一般式(2)中、Yは、-O-、-S-、-NR-、又は-N(・Aa-)RY1Y2-(ここで、R、RY1、及びRY2はそれぞれ独立に、水素原子または炭素数1~6のアルキル基を表し、Aa-は、a価のアニオンを表し、aは1以上の整数である。)を表し、Z、Z、及びZはそれぞれ独立に、ハロゲン原子、置換もしくは非置換のアルキル基、置換もしくは非置換のアルコキシ基、置換もしくは非置換のアリール基、及び、置換もしくは非置換のアリールオキシ基からなる群から選択される少なくとも1種を表し、nは0~3の整数であり、複数のZは同一であっても異なっていても良く、*は、フタロシアニン骨格との結合位置を示す。)]
フタロシアニン色材は、反応生成物の純度を制御することが難しく、色純度の制御が困難である。
それに対して、本発明の一般式(1)で表されるハロゲン化フタロシアニン色材においては、X~X16の少なくとも1つは、塩素原子、又は臭素原子であり、且つ、X~X16の少なくとも1つは、前記一般式(2)で表される1価の基である。X~X16の少なくとも1つは、塩素原子、又は臭素原子であることから、電子求引効果により、青色領域の色相であるフタロシアニン骨格由来の色を長波長シフトさせ、カラーフィルタ用緑色着色層に適した色になる。また、前記一般式(2)で表される1価の基は、フタロシアニン骨格と結合する連結基Yに対して2つのオルト位(2,6位)に、少なくとも前記特定の置換基を有する。そのため、前記一般式(2)で表される1価の基を有すると、製造時に、中間体の純度が向上し、色味に影響を与えるような置換数が異なる構造の混入が抑制され易くなって、目的の反応生成物の純度が向上することにより、色材の波長420nm~600nmの範囲内の最大吸収波長乃至最小透過波長の半値幅が狭くなり、色純度が向上する。その結果、一般式(1)で表されるハロゲン化フタロシアニン色材を用いた色材液や、着色硬化性組成物は、透過スペクトルの形状が制御されたものになり、色純度が向上したり、黄色色材と混合して緑色に調色すると輝度が向上する。
また、本発明の一般式(1)で表されるハロゲン化フタロシアニン色材は、溶剤溶解性や樹脂溶解性が良好になりやすく、本発明の着色硬化性組成物を用いて形成された着色層はコントラストが良好になる。
一般式(1)中、X~X16は、それぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、ヒドロキシ基、又は炭化水素含有基を表す。
ハロゲン原子としては、フッ素原子、塩素原子、臭素原子、ヨウ素原子等が挙げられるが、中でも色味の点から、塩素原子、又は臭素原子であることが好ましく、X~X16の少なくとも1つは、塩素原子、又は臭素原子である。
中でも色味、極大吸収波長域の点から、X~X16のうち4~12個、中でも8~12個は、塩素原子及び臭素原子からなる群から選択される1種以上であることが好ましい。
また、色味、極大吸収波長域の点から、X~X16のうち4~12個、中でも8~12個は、塩素原子であることが好ましい。
~X16は、水素原子であっても良い。X~X16のうちの水素原子の個数は、色味の調整により適宜選択されれば良いが、0~8個であってよく、0~4個であって良い。
~X16は、ヒドロキシ基であっても良い。X~X16のうちのヒドロキシ基の個数は、色味、極大吸収波長域の点から、適宜選択されれば良いが、0~4個であってよく、0~2個であって良い。
炭化水素含有基とは、炭化水素を含有する置換基をいい、炭化水素含有基はヘテロ原子を含んでいても良い。ヘテロ原子としては、酸素原子、硫黄原子、窒素原子、ケイ素原子等が挙げられ、酸素原子、硫黄原子、窒素原子が好適に挙げられる。炭化水素含有基において、ヘテロ原子は、炭素鎖中に含まれていても良いし、結合部位側の末端に含まれていても良いし、置換基として含まれていても良い。
炭化水素含有基としては、例えば、置換若しくは非置換の炭化水素基、置換若しくは非置換のヘテロ環基、下記一般式(C1)で表される基、下記一般式(C2)で表される基、及び、下記一般式(C3)で表される基が挙げられる。
一般式(C1):-L-R
一般式(C2):-L-(R-Ln1-R
一般式(C3):-(R-Ln2-R
(一般式(C1)、(C2)、及び(C3)において、L及びLはそれぞれ独立に、ヘテロ原子を含む連結基を表し、R、R、及びRはそれぞれ独立に、置換若しくは非置換の炭化水素基を表し、n1及びn2はそれぞれ独立に、1~4の整数を表す。)
及びLにおける、ヘテロ原子を含む連結基としては、-O-、-S-、-CO-、-COO-、-OCO-、-CO-S-、-S-CO-、-SO-、-SO-、-O-SO-、-O-CO-O-、-CO-NR-、-O-CO-NR-、-NR-CO-、-SO-NR-、-SO-NR-、-S-NR-、-NR-S-、-NR-SO-、-NR-SO-、-NR-、-N(・Aa-)RL1L2-(ここで、R、RL1、及びRL2はそれぞれ独立に、水素原子、炭化水素基、-COR、又は-SOを表し、Rは炭化水素基、Aa-は、a価のアニオンを表し、aは1以上の整数である。)等が挙げられる。
、RL1、及びRL2における炭化水素基は、後述する炭化水素基と同様であって良いが、中でも炭素数1~10のアルキル基であることが好ましく、炭素数1~6のアルキル基であることがより好ましい。
a-で表されるa価のアニオンは、後述する一般式(2)におけるa価のアニオンと同様であって良い。
前記炭化水素基としては、脂肪族炭化水素基、芳香族炭化水素基(アリール基)が挙げられ、脂肪族炭化水素基は、飽和脂肪族炭化水素基(アルキル基)であっても、不飽和脂肪族炭化水素基(アルケニル基、アルキニル基)であっても良い。脂肪族炭化水素基としては、直鎖、分岐又は環状であってよく、アルキル基には、シクロアルキル基が包含される。
アルキル基としては、好ましくは炭素数1~24の、直鎖、分岐鎖、または環状のアルキル基が挙げられ、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、tert-ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基、ヘプチル基、オクチル基、2-エチルヘキシル基、ドデシル基、ヘキサデシル基、シクロプロピル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、1-ノルボルニル基、1-アダマンチル基等が挙げられる。
アルケニル基としては、好ましくは炭素数2~18のアルケニル基が挙げられ、例えば、ビニル基、アリル基、イソプロぺニル基、3-ブテン-1-イル基等が挙げられる。
アリール基としては、好ましくは炭素数6~24のアリール基が挙げられ、例えば、フェニル基、ナフチル基、ビフェニル基、ターフェニル基等が挙げられる。
本明細書において「置換もしくは非置換の」は、置換基を有していても良いことを表す。例えば、「置換もしくは非置換のアルキル基」は、置換基を有するアルキル基と、置換基を有しないアルキル基を包含する。
脂肪族炭化水素基の置換基としては、ハロゲン原子、置換もしくは非置換のアルコキシ基、置換もしくは非置換のアリール基、置換もしくは非置換のアリールオキシ基、置換もしくは非置換のアルコキシカルボニル基、置換もしくは非置換のアルキルチオ基、置換もしくは非置換のアリールチオ基、アミノ基、水酸基等が挙げられ、中でもハロゲン原子、置換もしくは非置換のアルコキシ基、置換もしくは非置換のアリール基、及び、置換もしくは非置換のアリールオキシ基からなる群から選択される1種以上であってよく、ハロゲン原子、アルコキシ基、アリール基、及び、アリールオキシ基からなる群から選択される1種以上であってよい。
芳香族炭化水素基の置換基としては、ハロゲン原子、置換もしくは非置換のアルキル基、置換もしくは非置換のアルコキシ基、置換もしくは非置換のアリールオキシ基、置換もしくは非置換のアルコキシカルボニル基、置換もしくは非置換のアルキルチオ基、置換もしくは非置換のアリールチオ基、アミノ基、水酸基等が挙げられ、中でもハロゲン原子、置換もしくは非置換のアルキル基、置換もしくは非置換のアルコキシ基、及び、置換もしくは非置換のアリールオキシ基からなる群から選択される1種以上であってよく、ハロゲン原子、アルキル基、アルコキシ基、及び、アリールオキシ基からなる群から選択される1種以上であってよい。
前記アルコキシ基、アルコキシカルボニル基、アルキルチオ基の置換基は脂肪族炭化水素基の置換基と同様であって良く、前記アリールオキシ基、アリールチオ基の置換基は、芳香族炭化水素基の置換基と同様であって良い。
前記置換基を有するアルコキシカルボニル基としては、例えば、カルボキシ基にグリシジル(メタ)アクリレートを反応させた構造であっても良く、-COO-CHCH(OH)CH-OCO-CH=CHや、-COO-CHCH(OH)CH-OCO-C(CH)=CHであってよい。
置換基を有する脂肪族炭化水素基としては、例えば、フェノキシエチル基、ベンジル基、フェニルエチル基、N-ブチルアミノスルホニルプロピル基、N-ブチルアミノカルボニルメチル基、N,N-ジブチルアミノスルホニルプロピル基、エトキシエチル基、2-クロロエチル基等が挙げられる。
置換基を有する芳香族炭化水素基(置換アリール基)としては、例えば、2-クロロフェニル基、2-メトキシフェニル基、4-ブトキシカルボニルフェニル基、4-N,N-ジブチルアミノカルボニルフェニル基、4-N-ブチルアミノスルホニルフェニル基、4-N,N-ジブチルアミノスルホニルフェニル基、2-クロロナフチル基、2-メトキシナフチル基、4-ブトキシカルボニルナフチル基等が挙げられる。
本発明のハロゲン化フタロシアニン色材には、X~X16の少なくとも1つに、炭化水素含有基の1種として、下記一般式(2)で表される1価の基が含まれる。
(一般式(2)中、Yは、-O-、-S-、-NR-、又は-N(・Aa-)RY1Y2-(ここで、R、RY1、及びRY2はそれぞれ独立に、水素原子または炭素数1~6のアルキル基を表し、Aa-は、a価のアニオンを表し、aは1以上の整数である。)を表し、Z、Z、及びZはそれぞれ独立に、ハロゲン原子、置換もしくは非置換のアルキル基、置換もしくは非置換のアルコキシ基、置換もしくは非置換のアリール基、及び、置換もしくは非置換のアリールオキシ基からなる群から選択される少なくとも1種を表し、nは0~3の整数であり、複数のZは同一であっても異なっていても良く、*は、フタロシアニン骨格との結合位置を示す。)]
、Z、及びZにおけるハロゲン原子、置換もしくは非置換のアルキル基、置換もしくは非置換のアルコキシ基、置換もしくは非置換のアリール基、及び、置換もしくは非置換のアリールオキシ基は、それぞれ、前記と同様であって良い。
、Z、及びZにおけるハロゲン原子としては、中でも樹脂溶解性の点から塩素原子、又は臭素原子であることが好ましく、塩素原子であることが好ましい。
、Z、及びZにおける置換もしくは非置換のアルキル基としては、中でも炭素数1~20の、直鎖、分岐鎖、または環状のアルキル基が好ましく、中でも炭素数1~10の直鎖または分岐鎖アルキル基が好ましく、中でも、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、tert-ブチル基が好ましい。
、Z、及びZにおける置換もしくは非置換のアルコキシ基としては、中でも炭素数1~20の直鎖、分岐鎖、または環状のアルコキシ基が挙げられ、例えば、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、ペンチルオキシ基、ヘキシルオキシ基、ヘプチルオキシ基、オクチルオキシ基、ノニルオキシ基、デシルオキシ基等の直鎖状アルコキシ基;イソプロポキシ基、イソブトキシ基、s-ブトキシ基、t-ブトキシ基、イソオクチルオキシ基等の分岐状アルコキシ基、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基、ノルボルニルオキシ基、アダマンチルオキシ基等の環状のアルコキシ基が挙げられ、中でも炭素数1~15の直鎖または分岐鎖アルコキシ基が好ましく、中でも、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、イソプロポキシ基等が好ましい。
、Z、及びZにおける置換もしくは非置換のアリール基としては、中でも置換もしくは非置換のフェニル基またはナフチル基が好ましく、置換もしくは非置換のフェニル基がより好ましく、中でも、フェニル基、クロロフェニル基、ブロモフェニル基、フルオロフェニル基、メチルフェニル基、エチルフェニル基、プロピルフェニル基、イソプロピルフェニル基、ブチルフェニル基、tert-ブチルフェニル基、ペンチルフェニル基、ヘキシルフェニル基、ヘプチルフェニル基、オクチルフェニル基、ノニルフェニル基、デカニルフェニル基、クロロナフチル基、ブロモナフチル基、フルオロナフチル基、メチルナフチル基、エチルナフチル基、プロピルナフチル基、イソプロピルナフチル基、ブチルナフチル基、tert-ブチルナフチル基、ペンチルナフチル基、ヘキシルナフチル基、ヘプチルナフチル基、オクチルナフチル基、ノニルナフチル基、デカニルナフチル基等が好ましい。
、Z、及びZにおける置換もしくは非置換のアリールオキシ基としては、中でも置換もしくは非置換のフェノキシ基またはナフトキシ基が好ましく、置換もしくは非置換のフェノキシ基がより好ましく、中でも、フェノキシ基、クロロフェノキシ基、ブロモフェノキシ基、フルオロフェノキシ基、メチルフェノキシ基、エチルフェノキシ基、プロピルフェノキシ基、イソプロピルフェノキシ基、ブチルフェノキシ基、tert-ブチルフェノキシ基、ペンチルフェノキシ基、ヘキシルフェノキシ基、ヘプチルフェノキシ基、オクチルフェノキシ基、ノニルフェノキシ基、デカニルフェノキシ基、クロロナフトキシ基、ブロモナフトキシ基、フルオロナフトキシ基、メチルナフトキシ基、エチルナフトキシ基、プロピルナフトキシ基、イソプロピルナフトキシ基、ブチルナフトキシ基、tert-ブチルナフトキシ基、ペンチルナフトキシ基、ヘキシルナフトキシ基、ヘプチルナフトキシ基、オクチルナフトキシ基、ノニルナフトキシ基、デカニルナフトキシ基等が好ましい。
溶剤溶解性の点からは、Z、Z、及びZの少なくとも1つとして、置換もしくは非置換のアルキル基、及び置換もしくは非置換のアルコキシ基からなる群から選択される1種を含有することがより好ましく、置換もしくは非置換のアルキル基からなる群から選択される1種を含有することがさらに好ましく、中でも炭素数1~20の直鎖、分岐鎖、または環状のアルキル基またはハロゲン化アルキル基が好ましく、中でも炭素数1~10の直鎖または分岐鎖のアルキル基またはハロゲン化アルキル基が好ましく、中でもメチル基、エチル基、クロロメチル基、クロロエチル基等を含有することがより更に好ましい。
樹脂溶解性の点からは、Z、Z、及びZの少なくとも1つにハロゲン原子を含むことが好ましく、Z、Z、及びZの少なくとも1つとして、ハロゲン原子またはハロゲン化アルキル基を含有することが好ましく、中でもハロゲン原子を含有することが好ましく、塩素原子を含有することがより好ましい。
また、樹脂溶解性の点からは、Z、Z、及びZの少なくとも1つとして、置換もしくは非置換のアリール基、及び、置換もしくは非置換のアリールオキシ基からなる群から選択される1種を含有することが好ましく、中でも置換もしくは非置換のフェニル基またはナフチル基、置換もしくは非置換のフェノキシ基またはナフトキシ基が好ましい。
溶剤溶解性及び樹脂溶解性の点から、ハロゲン化フタロシアニン色材の1分子中に、Z、Z、及びZの少なくとも1つとして、置換もしくは非置換のアルキル基、及び置換もしくは非置換のアルコキシ基からなる群から選択される1種と、ハロゲン原子とを、組み合わせて含有することがより好ましい。
の置換数であるnは0~3の整数であり、溶剤溶解性及び樹脂溶解性の点から、中でも0~2の整数であることが好ましく、0~1の整数であることが好ましい。nは0、すなわち置換基Zは有していなくてもよい。
は、反応選択性の点から、-O-、又は-S-であることが好ましく、更に-O-であることが好ましい。
また、Yは、反応速度の点からは、-S-であることが好ましい。
また、Yは、耐熱性付与の点からは、-NR-(ここで、Rは水素原子または炭素数1~6のアルキル基)であることが好ましく、-NH-であることが好ましい。
また、Yは、耐熱性等の各種耐性の向上の点からは、-N(・Aa-)RY1Y2-(ここで、R、RY1、及びRY2はそれぞれ独立に、水素原子または炭素数1~6のアルキル基を表し、Aa-は、a価のアニオンを表し、aは1以上の整数である。)であることが好ましい。
-N(・Aa-)RY1Y2-は、4級アンモニウムカチオンが、a価のアニオンと塩を形成していることを表す。
aは1以上の整数であり、a価のアニオンが、2価以上のアニオンであってよい。
a-が2価以上のアニオンである場合、当該2価以上のアニオンは、前記-NY1Y2-で表される4級アンモニウムカチオンとは別のカチオンと更に塩を形成していても良く、例えば、ハロゲン化フタロシアニン色材の分子内に存在する別の4級アンモニウムカチオン、ハロゲン化フタロシアニン色材の他の分子の4級アンモニウムカチオン、又は更に別のカチオンと塩を形成していても良い。
a価のアニオンが2価以上のアニオンの場合には、ハロゲン化フタロシアニン色材が、複数の分子が連続したイオン結合を介して会合する、分子会合体を形成しやすくなって、見かけの分子量が大きくなり、耐熱性等の各種耐性が向上する点から好ましい。
a価のアニオンは、有機アニオンであっても無機アニオンであってもよい。ここで有機アニオンとは、炭素原子を少なくとも1つ含有するアニオンを表す。また、無機アニオンとは、炭素原子を含有しないアニオンを表す。
有機アニオンである場合、その構造は特に限定されない。中でも、アニオン性置換基を有する有機基であることが好ましい。
アニオン性置換基としては、例えば、-SOSOCH、-SOCOCH、-SOSOCF、-SOCOCF、-CFSOSOCH、-CFSOCOCH、-CFSOSOCF、-CFSOCOCF等のイミド酸基や、-SO 、-CFSO 、-COO、-CFCOO等の置換基が挙げられる。
中でも、原材料入手の容易さや製造コスト、高い酸性度によりカチオンを安定化し発色状態を維持する効果が高い点から、イミド酸基や、-SO 、-CFSO が好ま
しく、更に、-SO (スルホナト基)であることが好ましい。
2価以上のアニオンであって、アニオン性置換基を複数置換する場合は、同一の置換基であってもよく、異なる置換基を用いてもよい。
アニオン性置換基が1つ以上置換される有機基としては、特に限定されない。当該有機基としては、直鎖、分岐、又は環状の飽和又は不飽和炭化水素基、単環又は多環芳香族基及びこれらが組み合わされた基が挙げられ、これらは炭素鎖中に、O、S、N等の異種原子が含まれていてもよく、カルボニル基、カルボキシ基、オキシカルボニル基、アミド基が含まれていてもよく、水素原子が置換されていてもよい。有機化合物又は有機金属化合物である染料であっても良い。
上記アニオン性置換基が置換される有機基としては、例えば、国際公開2018/003708号公報の段落0056~0058に記載されている有機基が挙げられる。
1価の無機アニオンの場合、例えば、フッ化物イオン、塩化物イオン、臭化物イオン、ヨウ化物イオンのようなハロゲン化物イオンや、硝酸イオン(NO)、過塩素酸イオン(ClO )等が挙げられる。
中でも、ハロゲン化フタロシアニン色材の耐熱性を向上する点から、a価のアニオンは2価以上の無機アニオンであることが好ましい。
2価以上の無機アニオンとしては、無機のオキソ酸およびその脱水縮合物が挙げられ、例えば、2価以上のオキソ酸のアニオン(リン酸イオン、硫酸イオン、クロム酸イオン、タングステン酸イオン(WO 2-)、モリブデン酸イオン(MoO 2-)等)や、複数のオキソ酸が縮合したポリ酸イオン等の無機アニオンやその混合物を挙げることができる。
上記ポリ酸としては、イソポリ酸イオン(Mc-であってもヘテロポリ酸イオン(Xc-であってもよい。上記イオン式中、Mはポリ原子、Xはヘテロ原子、mはポリ原子の組成比、nは酸素原子の組成比を表す。ポリ原子Mとしては、例えば、Mo、W、V、Ti、Nb等が挙げられる。またヘテロ原子Xとしては、例えば、Si、P、As、S、Fe、Co等が挙げられる。また、一部にNaやH等の対カチオン
が含まれていてもよい。
中でも、耐熱性に優れる点から、タングステン(W)及びモリブデン(Mo)より選択される1種以上の元素を有するポリ酸であることが好ましい。
このようなポリ酸としては、例えば、イソポリ酸である、タングステン酸イオン[W10324-、モリブデン酸イオン[Mo192-や、ヘテロポリ酸である、リンタングステン酸イオン[PW12403-、[P18626-、ケイタングステン酸イオン[SiW12404-、リンモリブデン酸イオン[PMo12403-、ケイモリブデン酸イオン[SiMo12404-、リンタングストモリブデン酸イオン[PW12-xMo403-(xは1~11の整数)、[P18-yMo626-(yは1~17の整数)、ケイタングストモリブデン酸イオン[SiW12-xMo404-(xは1~11の整数)等が挙げられる。タングステン(W)及びモリブデン(Mo)の少なくとも1種を含むポリ酸としては、耐熱性の点、及び原料入手の容易さの点から、上記の中でもヘテロポリ酸であることが好ましく、更にリン(P)を含むヘテロポリ酸であることがより好ましい。
さらに、リンタングストモリブデン酸イオン[PW10Mo403-、[PW11Mo403-、リンタングステン酸イオン[PW12403-、のいずれかであることが耐熱性の点からさらに好ましい。
a価のアニオンは、1分子中において、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る。
4級アンモニウムカチオンが、a価のアニオンと塩を形成している色材は、従来公知の製法により塩形成して製造することができる。
一般式(2)で表される1価の基としては、例えば、下記一般式(2’)で表される1価の基において、下記表1に記載された組み合わせで有する構造が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
Figure 0007506013000006
本発明のハロゲン化フタロシアニン色材においては、中でも色純度が向上し易い点から、前記X~Xのいずれか1つ、前記X~Xのいずれか1つ、前記X~X12のいずれか1つ、及び、前記X13~X16のいずれか1つに、前記一般式(2)で表される1価の基を合計4つ有することが好ましく、更に、X又はX、X又はX、X10又はX11、及び、X14又はX15に、前記一般式(2)で表される1価の基を合計4つ有することがより好ましい。
また、本発明のハロゲン化フタロシアニン色材においては、色純度が向上し、且つ、溶剤溶解性を向上する点から、前記X~Xのいずれか1つ、前記X~Xのいずれか1つ、前記X~X12のいずれか1つ、及び、前記X13~X16のいずれか1つに、前記一般式(2)で表される1価の基を合計4つ有し、且つ、前記一般式(2)で表される1価の基において、Z、Z、及びZの少なくとも1つとして、置換もしくは非置換のアルキル基、及び置換もしくは非置換のアルコキシ基からなる群から選択される1種を1分子中に1個以上、更に4個以上含有することが好ましく、8個以下含有することが好ましく、更に6個以下含有してもよい。
更に、この場合において、色度及び色純度が向上する点から、前記X~Xの残りの3つ、前記X~Xの残りの3つ、前記X~X12の残りの3つ、及び、前記X13~X16の残りの3つは、ハロゲン原子及び水素原子からなる群から選択されることが好ましく、ハロゲン原子からなる群から選択されることがより好ましく、塩素原子及び臭素原子からなる群から選択されることがさらに好ましい。
また、本発明のハロゲン化フタロシアニン色材においては、色純度が向上し、且つ、溶剤溶解性及び樹脂溶解性を向上する点から、前記X~Xのいずれか1つ、前記X~Xのいずれか1つ、前記X~X12のいずれか1つ、及び、前記X13~X16のいずれか1つに、前記一般式(2)で表される1価の基を合計4つ有し、且つ、ハロゲン化フタロシアニン色材の1分子中に、Z、Z、及びZの少なくとも1つとして、置換もしくは非置換のアルキル基、及び置換もしくは非置換のアルコキシ基からなる群から選択される1種と、ハロゲン原子とを、組み合わせて含有することが好ましく、この場合、ハロゲン化フタロシアニン色材の1分子中に、Z、Z、及びZの少なくとも1つとして、置換もしくは非置換のアルキル基、及び置換もしくは非置換のアルコキシ基からなる群から選択される1種を1分子中に1個以上、更に2個以上、3個以上含有することが好ましく、7個以下、更に6個以下、5個以下含有することが好ましく、4個含有してよい。また、ハロゲン原子からなる群から選択される1種を1分子中に1個以上、更に2個以上、3個以上含有することが好ましく、7個以下、更に6個以下、5個以下含有することが好ましく、4個含有してよい。
更に、この場合において、色度及び色純度が向上する点から、前記X~Xの残りの3つ、前記X~Xの残りの3つ、前記X~X12の残りの3つ、及び、前記X13~X16の残りの3つは、ハロゲン原子及び水素原子からなる群から選択されることが好ましく、ハロゲン原子からなる群から選択されることがより好ましく、塩素原子及び臭素原子からなる群から選択されることがさらに好ましい。
前述の置換若しくは非置換の炭化水素基、及び前記一般式(2)で表される1価の基とは異なる炭化水素含有基としては、例えば、ヘテロ環基(好ましくは炭素数1~18のヘテロ環基で、例えば、2-チエニル基、4-ピリジル基、2-フリル基、2-ピリミジニル基、1-ピリジル基、2-ベンゾチアゾリル基、1-イミダゾリル基、1-ピラゾリル基、ベンゾトリアゾール-1-イル基)、シリル基(好ましくは炭素数3~18のシリル基で、例えば、トリメチルシリル基、トリエチルシリル基、トリブチルシリル基、tert-ブチルジメチルシリル基、tert-ヘキシルジメチルシリル基)、アルコキシ基(好ましくは炭素数1~24のアルコキシ基で、例えば、メトキシ基、エトキシ基、1-ブトキシ基、2-ブトキシ基、イソプロポキシ基、tert-ブトキシ基、ドデシルオキシ基、シクロペンチルオキシ基、シクロヘキシルオキシ基)、アリールオキシ基(好ましくは炭素数6~24のアリールオキシ基で、例えば、フェノキシ基、1-ナフトキシ基)、ヘテロ環オキシ基(好ましくは炭素数1~18のヘテロ環オキシ基で、例えば、1-フェニルテトラゾール-5-オキシ基、2-テトラヒドロピラニルオキシ基)、シリルオキシ基(好ましくは炭素数1~18のシリルオキシ基で、例えば、トリメチルシリルオキシ基、tert-ブチルジメチルシリルオキシ基、ジフェニルメチルシリルオキシ基)、アシルオキシ基(好ましくは炭素数2~24のアシルオキシ基で、例えば、アセトキシ基、ピバロイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基、ドデカノイルオキシ基)、アルコキシカルボニルオキシ基(好ましくは炭素数2~24のアルコキシカルボニルオキシ基で、例えば、エトキシカルボニルオキシ基、tert-ブトキシカルボニルオキシ基、また、シクロアルキルオキシカルボニルオキシ基であれば、例えば、シクロヘキシルオキシカルボニルオキシ基)、アリールオキシカルボニルオキシ基(好ましくは炭素数7~24のアリールオキシカルボニルオキシ基で、例えば、フェノキシカルボニルオキシ基)等が挙げられる。
更に、前記炭化水素含有基としては、例えば、カルバモイルオキシ基(この好ましくは炭素数1~24のカルバモイルオキシ基で、例えば、N,N-ジメチルカルバモイルオキシ基、N-ブチルカルバモイルオキシ基、N-フェニルカルバモイルオキシ基、N-エチル-N-フェニルカルバモイルオキシ基)、スルファモイルオキシ基(好ましくは炭素数1~24のスルファモイルオキシ基で、例えば、N,N-ジエチルスルファモイルオキシ基、N-プロピルスルファモイルオキシ基)、アルキルスルホニルオキシ基(好ましくは炭素数1~24のアルキルスルホニルオキシ基で、例えば、メチルスルホニルオキシ基、ヘキサデシルスルホニルオキシ基、シクロヘキシルスルホニルオキシ基)、アリールスルホニルオキシ基(好ましくは炭素数6~24のアリールスルホニルオキシ基で、例えば、フェニルスルホニルオキシ基)、アシル基(好ましくは炭素数2~24のアシル基で、例えばアセチル基、ピバロイル基、ベンゾイル基、テトラデカノイル基、シクロヘキサノイル基)、アルコキシカルボニル基(好ましくは炭素数2~24のアルコキシカルボニル基で、例えば、メトキシカルボニル基、エトキシカルボニル基、オクタデシルオキシカルボニル基、シクロヘキシルオキシカルボニル基、2,6-ジ-tert-ブチル-4-メチルシクロヘキシルオキシカルボニル基)、アリールオキシカルボニル基(好ましくは炭素数7~24のアリールオキシカルボニル基で、例えば、フェノキシカルボニル基)、カルバモイル基(好ましくは炭素数2~24のカルバモイル基で、例えば、N,N-ジエチルカルバモイル基、N-エチル-N-オクチルカルバモイル基、N,N-ジブチルカルバモイル基、N-プロピルカルバモイル基、N-フェニルカルバモイル基、N-メチルN-フェニルカルバモイル基、N,N-ジシクロへキシルカルバモイル基)、アミノ基(好ましくは炭素数1~24のアミノ基で、例えば、メチルアミノ基、N,N-ジブチルアミノ基、テトラデシルアミノ基、2-エチルへキシルアミノ基、シクロヘキシルアミノ基)、アニリノ基(好ましくは6~24のアニリノ基で、例えば、アニリノ基、N-メチルアニリノ基)、ヘテロ環アミノ基(好ましくは1~18のヘテロ環アミノ基で、例えば、4-ピリジルアミノ基)、カルボンアミド基(好ましくは2~24のカルボンアミド基で、例えば、アセトアミド基、ベンズアミド基、テトラデカンアミド基、ピバロイルアミド基、シクロヘキサンアミド基)、ウレイド基(好ましくは炭素数2~24のウレイド基で、例えば、N,N-ジメチルウレイド基、N-フェニルウレイド基)、イミド基(好ましくは炭素数3~24のイミド基で、例えば、N-スクシンイミド基、N-フタルイミド基)、アルコキシカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数2~24のアルコキシカルボニルアミノ基で、例えば、メトキシカルボニルアミノ基、エトキシカルボニルアミノ基、tert-ブトキシカルボニルアミノ基、オクタデシルオキシカルボニルアミノ基、シクロヘキシルオキシカルボニルアミノ基)、アリールオキシカルボニルアミノ基(好ましくは炭素数7~24のアリールオキシカルボニルアミノ基で、例えば、フェノキシカルボニルアミノ基)、スルホンアミド基(好ましくは炭素数1~24のスルホンアミド基で、例えば、メタンスルホンアミド基、ブタンスルホンアミド基、ベンゼンスルホンアミド基、ヘキサデカンスルホンアミド基、シクロヘキサンスルホンアミド基)、スルファモイルアミノ基(好ましくは炭素数1~24のスルファモイルアミノ基で、例えば、N、N-ジプロピルスルファモイルアミノ基、N-エチル-N-ドデシルスルファモイルアミノ基)、アゾ基(好ましくは炭素数1~24のアゾ基で、例えば、フェニルアゾ基、3-ピラゾリルアゾ基)、アルキルチオ基(好ましくは炭素数1~24のアルキルチオ基で、例えば、メチルチオ基、エチルチオ基、オクチルチオ基、シクロヘキシルチオ基)、アリールチオ基(好ましくは炭素数6~24のアリールチオ基で、例えば、フェニルチオ基)、ヘテロ環チオ基(好ましくは炭素数1~18のヘテロ環チオ基で、例えば、2-ベンゾチアゾリルチオ基、2-ピリジルチオ基、1-フェニルテトラゾリルチオ基)、アルキルスルフィニル基(好ましくは炭素数1~24のアルキルスルフィニル基で、例えば、ドデカンスルフィニル基)、アリールスルフィニル基(好ましくは炭素数6~24のアリールスルフィニル基で、例えば、フェニルスルフィニル基)、アルキルスルホニル基(好ましくは炭素数1~24のアルキルスルホニル基で、例えば、メチルスルホニル基、エチルスルホニル基、プロピルスルホニル基、ブチルスルホニル基、イソプロピルスルホニル基、2-エチルヘキシルスルホニル基、ヘキサデシルスルホニル基、オクチルスルホニル基、シクロヘキシルスルホニル基)、アリールスルホニル基(好ましくは炭素数6~24のアリールスルホニル基で、例えば、フェニルスルホニル基、1-ナフチルスルホニル基)、スルファモイル基(好ましくは炭素数24以下のスルファモイル基で、例えば、スルファモイル基、N,N-ジプロピルスルファモイル基、N-エチル-N-ドデシルスルファモイル基、N-エチル-N-フェニルスルファモイル基、N-シクロヘキシルスルファモイル基)、ホスホニル基(好ましくは炭素数1~24のホスホニル基で、例えば、フェノキシホスホニル基、オクチルオキシホスホニル基、フェニルホスホニル基)、ホスフィノイルアミノ基(好ましくは炭素数1~24のホスフィノイルアミノ基で、例えば、ジエトキシホスフィノイルアミノ基、ジオクチルオキシホスフィノイルアミノ基)等が挙げられる。
溶剤溶解性、樹脂溶解性の点から、前記X~X16における、前記炭化水素含有基は、置換もしくは非置換のアルキル基、置換もしくは非置換のアルコキシ基、置換もしくは非置換のアリール基、及び、下記一般式(3)で表される1価の基からなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましく、更に下記一般式(3)で表される1価の基であることが好ましい。
(一般式(3)中、Yは、-O-、-S-、-NR-、又は-N(・Aa-)RY1Y2-(ここで、R、RY1、及びRY2はそれぞれ独立に、水素原子または炭素数1~6のアルキル基を表し、Aa-は、a価のアニオンを表し、aは1以上の整数である。)を表し、Arは、置換もしくは非置換のアリール基を表し、*は、フタロシアニン骨格との結合位置を示す。)
一般式(3)中、Arは、置換もしくは非置換のアリール基を表すが、前述の置換もしくは非置換のアリール基と同様であって良い。
前記一般式(2)で表される1価の基とは異なる、前記一般式(3)で表される1価の基としては、溶剤溶解性、樹脂溶解性の点から、例えば下記式(s-1)から(s-3)で表される置換基が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
Figure 0007506013000011
前記一般式(1)において、Mは、Cu(銅)、Zn(亜鉛)、Co(コバルト)、Mo(モリブデン)及びAl(アルミニウム)からなる群から選択される1種の金属を表すが、電気信頼性が良好、透過率が高いという点から、Cu、Zn、及びAlからなる群から選択される1種の金属であることが好ましく、Cu又はZnであることがより好ましく、Znがより更に好ましい。
ハロゲン化フタロシアニン色材において、Mは1種又は2種以上含まれていても良いが、色純度の点から、1種であることが好ましい。
以下に本発明のハロゲン化フタロシアニン色材の例を挙げるが、本発明はこれらに限定されるものではない。
下記表は、下記一般式に示される置換基とその数を表す。なお、下記一般式中のSubは、その他の置換基を表す。表において、(s-1)~(s-3)は、前記置換基を表す。また、(Sub他1)は、-O-(CH-CH n=22、(Sub他2)は、-O-(CHCHO)-CH n=5を表す。
前記ハロゲン化フタロシアニン色材は、ハロゲン化フタロシアニンの多量体であっても良い。当該多量体としては、例えば、特開2014-43556号公報の段落0076~0105に記載されているような、2価から4価の連結基で結合された二量体、三量体、四量体や、重合によって形成される連結基を有するポリマータイプの多量体が挙げられる。
ハロゲン化フタロシアニン色材の製造方法としては、従来公知の製法を適宜選択して用いることができる。例えば、溶融状態または有機溶剤中で、フタロニトリル化合物と金属塩とを環化反応する製法が好ましく使用でき、例えば、特開2014-43556号公報を参照して製造することができる。出発原料に用いられるフタロニトリル化合物についても、従来公知の製造方法を適宜選択して合成することができ、市販品を用いても良い。
[色材液]
本発明に係る色材液は、前記本発明に係るハロゲン化フタロシアニン色材と、溶剤とを含有する。
本発明の色材液は、前記本発明のハロゲン化フタロシアニン色材と、黄色色材と、溶剤とを含有してもよい。
また、本発明の色材液は、前記本発明のハロゲン化フタロシアニン色材と、前記ハロゲン化フタロシアニン色材とは異なる緑色色材と、溶剤とを含有してもよい。
本発明の色材液は、色材として前記本発明のハロゲン化フタロシアニン色材を含有することから、色純度や輝度に優れた着色層を形成可能である。
本発明の色材液は、前記本発明のハロゲン化フタロシアニン色材と、黄色色材と、前記ハロゲン化フタロシアニン色材とは異なる緑色色材と、溶剤とを含有してもよい。
また、本発明の色材液は、本発明の効果が損なわれない限り、他の色材が更に含まれていてもよいし、更に他の成分を含有してもよいものである。
なお、本発明の「色材液」には、色材が溶剤に溶解した状態で存在する「色材溶液」と、色材の粒子が溶剤の中に分散した形で存在する「色材分散液」とが包含される。
以下、このような本発明の色材液の各成分について、順に詳細に説明する。
色材に含まれる前記本発明のハロゲン化フタロシアニン色材については、前記と同様であって良いので、ここでの説明を省略する。
<色材>
本発明において、色材は、所望の発色が可能なものであればよく、特に限定されず、種々の有機顔料、無機顔料、染料、染料の造塩化合物等を、単独で又は2種以上混合して用いることができる。中でも有機顔料は、発色性が高く、耐熱性も高いので、好ましく用いられる。有機顔料としては、例えばカラーインデックス(C.I.;The Society of Dyers and Colourists 社発行)においてピグメント(Pigment)に分類されている化合物、具体的には、下記のようなカラーインデックス(C.I.)番号が付されているものを挙げることができる。
黄色色材としては、例えば、C.I.ピグメントイエロー1、3、12、13、14、15、16、17、20、24、31、55、60、61、65、71、73、74、81、83、93、95、97、98、100、101、104、106、108、109、110、113、114、116、117、119、120、126、127、128、129、138、139、150、151、152、153、154、155、156、166、168、175、185、231、及びこれらの誘導体顔料等の黄色顔料、クマリン系染料、シアニン系染料、メロシアニン系染料、アゾ系染料、メチン系染料、アゾメチン系染料、キノフタロン系染料等の黄色染料等が挙げられる。
黄色色材としては、中でも耐熱性及び耐光性が良好で、透過率が高い点から、キノフタロン系色材であることが好ましい。また、キノフタロン系色材は、カラーフィルタ用途に適した色相を有する点でも好ましい。
キノフタロン系色材とは、キナルジン等のキノリン誘導体と、無水フタル酸誘導体又は無水ナフタル酸誘導体との縮合により合成される色材をいい、顔料、染料、染料の造塩化合物のいずれであってもよい。
キノフタロン系色材のうち、キノフタロン顔料としては、例えば、C.I.ピグメントイエロー138等が挙げられる。
キノフタロン染料としては、例えば、C.I.ディスパースイエロー54、64、67、134、149、160、C.I.ソルベントイエロー114、157等が挙げられ、中でも、C.I.ディスパースイエロー54が好ましい。
一方、前記本発明のハロゲン化フタロシアニン色材とは異なる緑色色材としては、C.I.ピグメントグリーン1、2、4、7、8、10、13、14、15、17、18、19、26、36、45、48、50、51、54、55、58、59、62、63等の緑色顔料、スクアリリウム、トリアリールメタン、アントラキノン、クマリン、シアニン、またはアゾ染料等の緑色染料等が挙げられる。
色度の調整しやすさの点から、前記ハロゲン化フタロシアニン色材とは異なる緑色色材としては、フタロシアニン緑色顔料であることが好ましい。
当該フタロシアニン緑色顔料としては、例えば、C.I.ピグメントグリーン7、36、58、59、62、63等が挙げられる。輝度の調整しやすさの点から、当該フタロシアニン緑色顔料としてはC.I.ピグメントグリーン7、58、59、62、又は63が好ましく、C.I.ピグメントグリーン58、59、62、又は63が好ましく、C.I.ピグメントグリーン59がより好ましい。
他の色材としては、例えば、青色色材、オレンジ色色材等が挙げられる。
オレンジ色色材として、C.I.ピグメントオレンジ1、5、13、14、16、17、24、34、36、38、40、43、46、49、51、61、63、64、71、73;
青色色材として、C.I.ピグメントブルー15、15:3、15:4、15:6、60。
本発明の色材液において、黄色色材は、適宜選択され、1種単独又は2種以上混合して用いられる。
前記本発明のハロゲン化フタロシアニン色材と、黄色色材と、溶剤とを含有する色材液において、色材全体に対する前記本発明のハロゲン化フタロシアニン色材の含有割合は、所望の色度に合わせて適宜調整されればよく、特に限定されない。中でも、所望の色度調整の点から、前記本発明のハロゲン化フタロシアニン色材を含む色材全体に対して、前記本発明のハロゲン化フタロシアニン色材を30~95質量%含有することが好ましく、40~85質量%含有することがより好ましく、50~80質量%含有することがより更に好ましい。
本発明の色材液において、前記本発明のハロゲン化フタロシアニン色材に対する黄色色材の含有割合は、所望の色度に合わせて適宜調整されればよく、特に限定されない。中でも、所望の色度調整の点から、前記本発明のハロゲン化フタロシアニン色材を100質量部に対して、黄色色材を5~233質量部含有することが好ましく、18~150質量部含有することがより好ましく、25~100質量部含有することがより更に好ましい。
本発明の色材液において、前記ハロゲン化フタロシアニン色材とは異なる緑色色材は、適宜選択され、1種単独又は2種以上混合して用いられる。
前記本発明のハロゲン化フタロシアニン色材と、前記ハロゲン化フタロシアニン色材とは異なる緑色色材と、溶剤とを含有する色材液において、色材全体に対する前記本発明のハロゲン化フタロシアニン色材の含有割合は、所望の色度に合わせて適宜調整されればよく、特に限定されない。中でも、所望の色度調整および輝度調整の点から、前記本発明のハロゲン化フタロシアニン色材を含む色材全体に対して、前記本発明のハロゲン化フタロシアニン色材を10~95質量%含有することが好ましく、15~85質量%含有することがより好ましく、20~80質量%含有することがより更に好ましい。
本発明の色材液において、前記本発明のハロゲン化フタロシアニン色材に対する、前記ハロゲン化フタロシアニン色材とは異なる緑色色材の含有割合は、所望の色度に合わせて適宜調整されればよく、特に限定されない。中でも、所望の色度調整および輝度調整の点から、前記本発明のハロゲン化フタロシアニン色材を100質量部に対して、前記ハロゲン化フタロシアニン色材とは異なる緑色色材を5~900質量部含有することが好ましく、18~567質量部含有することがより好ましく、25~400量部含有することがより更に好ましい。
また、本発明の色材液において、前記本発明のハロゲン化フタロシアニン色材、黄色色材、及びその他の色材を用いる場合の含有割合や、前記本発明のハロゲン化フタロシアニン色材、前記ハロゲン化フタロシアニン色材とは異なる緑色色材、及びその他の色材を用いる場合の含有割合は、後述の着色硬化性組成物と同様の含有割合とすることが好ましい。但し、色材液は、適宜2種以上混合して用いて、後述の着色硬化性組成物を製造することができるため、後述の着色硬化性組成物と同様の含有割合としなくても好適に用いられる。
本発明に用いられる色材が分散される場合の平均一次粒径としては、カラーフィルタの着色層とした場合に、所望の発色が可能なものであればよく、特に限定されず、用いる色材の種類によっても異なるが、10~100nmの範囲内であることが好ましく、15~60nmであることがより好ましい。色材の平均一次粒径が上記範囲であることにより、本発明の色材液を用いて製造されたカラーフィルタを備えた表示装置を高コントラストで、かつ高品質なものとすることができる。
なお、本発明における色材が分散される場合の平均一次粒径は、「体積分布メジアン径(D50)」を表している。色材の平均一次粒径は、(株)日立ハイテクノロジーズ社製、電界放射型走査電子顕微鏡(S-4800)に、専用の明視野STEM試料台とオプション検出器を取り付けることで、走査透過電子顕微鏡(以下、「STEM」と略記する)として使用できるようにし、20万倍のSTEM写真を撮り、下記のソフトウェアに取り込み、写真上で色材を任意に100個選び、それぞれの直径(差し渡し長さ)を測定し、体積基準の分布から体積で50%累積粒子径として求める。
STEMに供する測定試料は、色材とトルエンを混合し、コロジオン膜貼付メッシュに滴下して調製する。また、STEM写真から体積基準の粒径分布や体積分布メジアン径(D50)を求めるときには、(株)マウンテック社製の画像解析式粒度分布測定ソフトウェア「Mac-View Ver.4」を用いる。
また、色材液中の色材が分散される場合の平均分散粒径は、用いる色材の種類によっても異なるが、10~100nmの範囲内であることが好ましく、15~60nmの範囲内であることがより好ましい。
色材液中の色材の平均分散粒径は、少なくとも溶剤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、色材液に用いられている溶剤で、色材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。ここでの平均分布粒径は、体積平均粒径である。
本発明の色材液において、色材の含有量は、特に限定されない。溶剤に溶解させる場合は、保存安定性の点から、色材の含有量は、色材液中の全固形分100質量部に対して、50~100質量部であってよく、70~100質量部であってよい。
溶剤に分散させる場合は、分散剤を用いることが好ましく、分散性の点から、色材の含有量は、色材液中の全固形分100質量部に対して、10~80質量部、より好ましくは20~70質量部の割合で配合することが好ましい。
<溶剤>
本発明に用いられる溶剤としては、色材液中の各成分とは反応せず、これらを溶解もしくは分散可能な有機溶剤であればよく、特に限定されない。溶剤は単独もしくは2種以上組み合わせて使用することができる。
溶剤の具体例としては、例えば、メチルアルコール、エチルアルコール、i-プロピルアルコール、メトキシアルコールなどのアルコール系溶剤;メトキシエトキシエタノール、エトキシエトキシエタノールなどのカルビトール系溶剤;酢酸エチル、酢酸ブチル、メトキシプロピオン酸メチル、メトキシプロピオン酸エチル、エトキシプロピオン酸エチル、乳酸エチル、ヒドロキシプロピオン酸メチル、ヒドロキシプロピオン酸エチル、n-ブチルアセテート、イソブチルアセテート、酪酸n-ブチル、クロヘキサノールアセテートなどのエステル系溶剤;アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン、2-ヘプタノンなどのケトン系溶剤;メトキシエチルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、3-メトキシ-3-メチル-1-ブチルアセテート、3-メトキシブチルアセテート、エトキシエチルアセテートなどのグリコールエーテルアセテート系溶剤;メトキシエトキシエチルアセテート、エトキシエトキシエチルアセテート、ブチルカルビトールアセテート(BCA)などのカルビトールアセテート系溶剤;プロピレングリコールジアセテート、1,3-ブチレングリコールジアセテート等のジアセテート類;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、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ジエチルエーテル、ジエチレングリコールエチルメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテルなどのグリコールエーテル系溶剤;N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミド、N-メチルピロリドンなどの非プロトン性アミド溶剤;γ-ブチロラクトンなどのラクトン系溶剤;テトラヒドロフランなどの環状エーテル系溶剤;ベンゼン、トルエン、キシレン、ナフタレンなどの不飽和炭化水素系溶剤;N-ヘプタン、N-ヘキサン、N-オクタンなどの飽和炭化水素系溶剤;トルエン、キシレン等の芳香族炭化水素類などの有機溶剤が挙げられる。これらの溶剤の中ではグリコールエーテルアセテート系溶剤、カルビトールアセテート系溶剤、グリコールエーテル系溶剤、エステル系溶剤が他の成分の溶解性の点で好適に用いられる。中でも、本発明に用いる溶剤としては、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、2-メトキシエチルアセテート、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メチルエーテル、ブチルカルビトールアセテート(BCA)、3-メトキシ-3-メチル-1-ブチルアセテート、乳酸エチル、2-ヒドロキシプロピオン酸メチル、及び、3-メトキシブチルアセテートよりなる群から選択される1種以上であることが、他の成分の溶解性や塗布適性の点から好ましい。
また、現像性や溶剤再溶解性等の観点から、2種類以上の溶剤を含有する混合溶剤を使用してもよい。
本発明の色材液は、以上のような溶剤を、当該溶剤を含む色材液全量に対して、通常、55~95質量%の範囲内であることが好ましく、中でも65~90質量%の範囲内であることが好ましく、70~88質量%の範囲内であることがより好ましい。溶剤が少なすぎると、粘度が上昇しやすい。また、溶剤が多すぎると、色材濃度が低下し、目標とする色度座標に達成することが困難な場合がある。
<分散剤>
本発明の色材液において、色材を分散させる場合には、色材分散性と色材分散安定性の点から、分散剤を更に含んでいても良い。
本発明において分散剤は、従来公知の分散剤の中から適宜選択して用いることができる。分散剤としては、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、高分子分散剤が好ましい。
高分子分散剤としては、例えば、ポリアクリル酸エステル等の不飽和カルボン酸エステルの(共)重合体類;ポリアクリル酸等の不飽和カルボン酸の(共)重合体の(部分)アミン塩、(部分)アンモニウム塩や(部分)アルキルアミン塩類;水酸基含有ポリアクリル酸エステル等の水酸基含有不飽和カルボン酸エステルの(共)重合体やそれらの変性物;ポリウレタン類;不飽和ポリアミド類;ポリシロキサン類;長鎖ポリアミノアミドリン酸塩類;ポリエチレンイミン誘導体(ポリ(低級アルキレンイミン)と遊離カルボキシ基含有ポリエステルとの反応により得られるアミドやそれらの塩基);ポリアリルアミン誘導体(ポリアリルアミンと、遊離のカルボキシ基を有するポリエステル、ポリアミド又はエステルとアミドの共縮合物(ポリエステルアミド)の3種の化合物の中から選ばれる1種以上の化合物とを反応させて得られる反応生成物)等が挙げられる。
また、高分子分散剤としては、例えば、主鎖又は側鎖に窒素原子を含み、アミン価を有する高分子分散剤であってよく、中でも、3級アミンを有する繰り返し単位を含む重合体からなる高分子分散剤であってよい。中でも、主鎖骨格が熱分解し難く、耐熱性が高い点から、例えば特開2016-224447号に記載されているような下記一般式(I)で表される構成単位を有する重合体や、国際公開2016/104493号に記載されているような下記一般式(I)で表される構成単位を有するブロック共重合体及び塩型ブロック共重合体の少なくとも1種である分散剤を用いてもよい。
Figure 0007506013000014
(一般式(I)中、Rは水素原子又はメチル基、Aは、2価の連結基、R及びR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、R及びRが互いに結合して環構造を形成してもよい。)
前記符号の説明は、特開2016-224447号を参照することができる。
また、高分子分散剤としては、例えば、主鎖又は側鎖に酸性基を含み、酸価を有する高分子分散剤であってよい。中でも、主鎖骨格が熱分解し難く、耐熱性が高い点から、例えば特開2015-107471号に記載されているような下記一般式(I’)で表される構成単位及び下記一般式(I”)で表される構成単位から選ばれる少なくとも一種と下記一般式(II)で表される構成単位とを有するグラフト共重合体であるか、又は、下記一般式(I’)で表される構成単位及び下記一般式(I”)で表される構成単位から選ばれる少なくとも一種を含むブロック部と下記一般式(III)で表される構成単位を含むブロック部とを有するブロック共重合体である、非水系分散剤を用いてもよい。
Figure 0007506013000015
(一般式(I’)及び一般式(I”)中、Lは、直接結合又は2価の連結基、Rは、水素原子又はメチル基、Rは、炭化水素基、-[CH(R)-CH(R)-O]x1-R、又は-[(CHy1-O]z1-Rで示される1価の基、R及びRは、それぞれ独立に水素原子又はメチル基、Rは、水素原子、炭化水素基、-CHO、-CHCHO、-CO-CH=CH、-CO-C(CH)=CH又は-CHCOORで示される1価の基であり、Rは水素原子又は炭素数1~5のアルキル基であり、前記炭化水素基は置換基を有していてもよい。x1は1~18の整数、y1は1~5の整数、z1は1~18の整数を表す。
一般式(I’)中、Xは有機カチオンを表す。
一般式(II)中、Lは、直接結合又は2価の連結基、Rは、水素原子又はメチル基、Polymerは、下記一般式(IV)で表される構成単位及び一般式(V)で表される構成単位から選ばれる1種以上を有するポリマー鎖を表す。
一般式(III)中、Rは、水素原子又はメチル基、Rは、炭化水素基、-[CH(R10)-CH(R11)-O]x2-R12、-[(CHy2-O]z2-R12、-[CO-(CHy2-O]z2-R12、-CO-O-R12’又は-O-CO-R12”で示される1価の基、R10及びR11は、それぞれ独立に水素原子又はメチル基、R12は、水素原子、炭化水素基、-CHO、-CHCHO又は-CHCOOR13で示される1価の基であり、R12’は、炭化水素基、-[CH(R10)-CH(R11)-O]x2’-R12、-[(CHy2’-O]z2’-R12、-[CO-(CHy2’-O]z2’-R12で示される1価の基であり、R12”は炭素数1~18のアルキル基、R13は水素原子又は炭素数1~5のアルキル基であり、前記炭化水素基は、置換基を有していてもよい。x2及びx2’は1~18の整数、y2及びy2’は1~5の整数、z2及びz2’は1~18の整数を示す。))
Figure 0007506013000016
(一般式(IV)及び一般式(V)中、R14は水素原子又はメチル基であり、R15は炭化水素基、-[CH(R16)-CH(R17)-O]x3-R18、-[(CHy3-O]z3-R18、-[CO-(CHy3-O]z3-R18、-CO-O-R19又は-O-CO-R20で示される1価の基、R16及びR17は、それぞれ独立に水素原子又はメチル基、R18は、水素原子、炭化水素基、-CHO、-CHCHO又は-CHCOOR21で示される1価の基、R19は、炭化水素基、-[CH(R16)-CH(R17)-O]x4-R18、-[(CHy4-O]z4-R18、-[CO-(CHy4-O]z4-R18で示される1価の基、R20は炭素数1~18のアルキル基、R21は水素原子又は炭素数1~5のアルキル基であり、前記炭化水素基は、置換基を有していてもよい。
mは1~5の整数、n及びn’は5~200の整数を示す。x3及びx4は1~18の整数、y3及びy4は1~5の整数、z3及びz4は1~18の整数を示す。)
前記符号の説明は、特開2015-107471号を参照することができる。
本発明の色材液において、分散剤の含有量は、用いる色材の種類、更に後述する着色硬化性組成物中の固形分濃度等に応じて適宜選定される。
分散剤の含有量は、分散性及び分散安定性の点から、色材液中の全固形分100質量部に対して、3~45質量部、より好ましくは5~35質量部の割合で配合することが好ましい。
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、溶剤中に溶解しているモノマー等も含まれる。
(その他の成分)
本発明の色材液には、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、例えば後述する着色硬化性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。
本発明の色材液は、後述する着色硬化性組成物を調製するための予備調製物として用いられる。すなわち、色材液とは、後述の着色硬化性組成物を調製する前段階において予備調製される、(組成物中の色材成分質量)/(組成物中の色材成分以外の固形分質量)比の高い色材液である。具体的には、(組成物中の色材成分質量)/(組成物中の色材成分以外の固形分質量)比は通常1.0以上である。色材液と、後述する各成分とを混合することにより、製版特性又は色材分散性に優れた着色硬化性組成物を調製することができる。
<色材液の製造方法>
本発明において、色材液の製造方法は、前記色材が溶剤中に溶解された色材液が得られるか、前記色材が、前記分散剤により、溶剤中に分散された色材液が得られる方法であれば特に限定されない。
例えば、本発明に係る色材液の製造方法は、溶剤中、色材を溶解する工程とを有するものである。溶剤中、2種以上の色材を溶解しても良いし、1種以上の色材を溶解した後、2種以上の色材液を混合することにより本発明の色材液を得ても良い。
また、例えば、本発明に係る色材液の製造方法は、前記分散剤を準備する工程と、溶剤中、前記分散剤の存在下で、色材を分散する工程とを有するものである。溶剤中、前記分散剤の存在下で、2種以上の色材を共分散しても良いし、1種以上の色材を分散乃至共分散した後、2種以上の色材液を混合することにより本発明の色材液を得ても良い。
色材が分散される場合、従来公知の分散機を用いて分散することができる。
分散機の具体例としては、2本ロール、3本ロール等のロールミル、ボールミル、振動ボールミル等のボールミル、ペイントコンディショナー、連続ディスク型ビーズミル、連続アニュラー型ビーズミル等のビーズミルが挙げられる。ビーズミルの好ましい分散条件として、使用するビーズ径は0.03~3.0mmが好ましく、より好ましくは0.05~2.0mmである。
具体的には、ビーズ径が比較的大きめな2.0mmジルコニアビーズで予備分散を行い、更にビーズ径が比較的小さめな0.1mmジルコニアビーズで本分散することが挙げられる。また、分散後、0.5~2μmのフィルターで濾過することが好ましい。
本発明に係る色材分散液、及び色材は、良好な色純度が要求されている様々な用途に用いられ、インクジェット用インクや印刷用インク、筆記用具、化粧品等にも用いられる。
[着色硬化性組成物]
本発明に係る着色硬化性組成物は、色材と、ポリマーと、重合性化合物と、開始剤と、溶剤とを含有し、前記色材が、前記本発明のハロゲン化フタロシアニン色材を含有する。
本発明に係る着色硬化性組成物は、前記本発明に係る色材液と、重合性化合物、開始剤を含有するものであってよい。
本発明の着色硬化性組成物は、前記本発明のハロゲン化フタロシアニン色材を含有することから、色純度や輝度に優れた着色層を形成可能である。
本発明の着色硬化性組成物は、色材と、ポリマーと、重合性化合物と、開始剤と、溶剤とを少なくとも含有するものであり、本発明の効果を損なわない範囲で、更に他の成分を含有してもよいものである。以下、本発明の着色硬化性組成物に含まれる各成分について説明するが、色材、溶剤、及び含まれていてもよい分散剤については、上記本発明の色材液において説明したものと同様であるので、ここでの説明は適宜省略する。
<色材>
本発明の着色硬化性組成物における色材は、前記色材液に記載した色材と同様であって良い。
本発明の着色硬化性組成物において、色材全体に対する前記本発明のハロゲン化フタロシアニン色材の含有割合は、所望の色度に合わせて適宜調整されればよく、特に限定されない。中でも、所望の色度調整の点から、色材全体に対する前記本発明のハロゲン化フタロシアニン色材の含有割合は、30~95質量%含有することが好ましく、40 ~85質量%含有することがより好ましく、50~80質量%含有することがより更に好ましい。
本発明の着色硬化性組成物において、黄色色材は、適宜選択され、1種単独又は2種以上混合して用いられる。
本発明の着色硬化性組成物において、前記本発明のハロゲン化フタロシアニン色材に対する黄色色材の含有割合は、所望の色度に合わせて適宜調整されればよく、特に限定されない。中でも、所望の色度調整の点から、前記本発明のハロゲン化フタロシアニン色材を100質量部に対して、黄色色材を5~233質量部含有することが好ましく、18~150質量部含有することがより好ましく、25~100質量部含有することがより更に好ましい。
本発明の着色硬化性組成物において、前記本発明のハロゲン化フタロシアニン色材に対する、前記ハロゲン化フタロシアニン色材とは異なる緑色色材の含有割合は、所望の色度に適宜調整されればよく、特に限定されない。中でも、所望の色度調整、輝度調整の点から、前記本発明のハロゲン化フタロシアニン色材を100質量部に対して、前記ハロゲン化フタロシアニン色材とは異なる緑色色材を5~900質量部含有することが好ましく、18~567質量部含有することがより好ましく、25~400量部含有することがより更に好ましい。
また、本発明の着色硬化性組成物において、前記本発明のハロゲン化フタロシアニン色材以外の緑色色材を更に含有する場合、色材全体に対する前記本発明のハロゲン化フタロシアニン色材を含む緑色色材の含有割合は、所望の色度に合わせて適宜調整されればよく、特に限定されない。中でも、所望の色度調整、輝度調整の点から、色材全体に対して、前記本発明のハロゲン化フタロシアニン色材を含む緑色色材を30~95質量%含有することが好ましく、50~80質量%含有することがより好ましい。
また、前記本発明のハロゲン化フタロシアニン色材を含む緑色色材に対する黄色色材の含有割合は、所望の色度に合わせて適宜調整されればよく、特に限定されない。中でも、所望の色度調整、輝度調整の点から、前記本発明のハロゲン化フタロシアニン色材を含む緑色色材を100質量部に対して、黄色色材を5~70質量部含有することが好ましく、20~50質量部含有することがより好ましい。
また、本発明の着色硬化性組成物においては、本発明の効果が損なわれない範囲で、色材中に、緑色色材及び黄色色材以外の他の色材を更に含んでいても良いが、前記本発明のハロゲン化フタロシアニン色材を含む緑色色材と、黄色色材との合計含有量は、色材全体に対して、70~100質量%であることが好ましく、中でも80~100質量%であることがより好ましい。
[バインダー成分]
本発明に係る着色硬化性組成物が含有するポリマー、重合性化合物、及び重合開始剤は、着色硬化性組成物のバインダー成分として、成膜性や被塗工面に対する密着性を付与する。
前記バインダー成分としては、従来公知の着色層を形成する際に用いられるバインダー成分を適宜用いることができ、特に限定はされないが、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感光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バインダー成分が挙げられ、これらの混合物を用いることもできる。
熱硬化性バインダー成分としては、ポリマーとして熱重合性官能基を有していても良い重合体と、重合性化合物として分子内に熱重合性官能基を有する化合物と、重合開始剤として前記熱重合性官能基と反応する硬化剤を包含する熱重合開始剤等とを少なくとも含有する系が挙げられる。熱重合性官能基としては、エポキシ基、イソシアネート基、カルボキシ基、アミノ基、水酸基等が挙げられる。
本発明に係る着色硬化性組成物を用いて着色層を形成する際にフォトリソグラフィ工程を用いる場合には、アルカリ現像性を有する感光性バインダー成分が好適に用いられる。なお、感光性バインダー成分に、熱硬化性バインダー成分を更に用いてもよい。
感光性バインダー成分としては、ポジ型感光性バインダー成分とネガ型感光性バインダー成分が挙げられる。ポジ型感光性バインダー成分としては、例えば、ポリマーとしてアルカリ可溶性樹脂と、重合性化合物として分子内に酸により切断される結合とエチレン性不飽和基とを有する化合物と、重合開始剤として熱ラジカル重合開始剤と、更に光酸発生剤とを含有する系が挙げられる。
ネガ型感光性バインダー成分としては、ポリマーとしてアルカリ可溶性樹脂と、重合性化合物として分子内にエチレン性不飽和基を有する化合物と、重合開始剤として光重合開始剤とを少なくとも含有する系が好適に用いられる。
本発明に係る着色硬化性組成物が含有するバインダー成分としては、前記ネガ型感光性バインダー成分が、フォトリソグラフィ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。
<ポリマー>
ポリマーとしては、着色層を形成する際にフォトリソグラフィ工程を用いる場合には、アルカリ現像液に可溶性のあるアルカリ可溶性樹脂が好適に用いられる。
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。
本発明において、アルカリ可溶性樹脂とは、酸価が30mgKOH/g以上であることを目安にすることができる。
アルカリ可溶性樹脂が有する酸性基としては、例えば、カルボキシ基が挙げられる。カルボキシ基を有するアルカリ可溶性樹脂としては、カルボキシ基を有するカルボキシ基含有共重合体やカルボキシ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。カルボキシ基含有共重合体としては、カルボキシ基を有するアクリル系共重合体及びカルボキシ基を有するスチレン-アクリル系共重合体等のアクリル系共重合体等が挙げられる。
また、これらアクリル系共重合体及びカルボキシ基を有するスチレン-アクリル系共重合体等の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。
カルボキシ基を有するアクリル系共重合体及びカルボキシ基を有するスチレン-アクリル系共重合体等のアクリル系共重合体は、例えば、カルボキシ基含有エチレン性不飽和モノマー、及び必要に応じて共重合可能なその他のモノマーを、公知の方法により(共)重合して得られた(共)重合体である。
カルボキシ基含有エチレン性不飽和モノマーとしては、例えば、(メタ)アクリル酸、ビニル安息香酸、マレイン酸、マレイン酸モノアルキルエステル、フマル酸、イタコン酸、クロトン酸、桂皮酸、アクリル酸ダイマーなどが挙げられる。また、2-ヒドロキシエチル(メタ)アクリレートなどの水酸基を有するモノマーと無水マレイン酸や無水フタル酸、シクロヘキサンジカルボン酸無水物のような環状無水物との付加反応物、ω-カルボキシ-ポリカプロラクトンモノ(メタ)アクリレートなども利用できる。また、カルボキシル基の前駆体として無水マレイン酸、無水イタコン酸、無水シトラコン酸などの無水物含有モノマーを用いてもよい。中でも、共重合性やコスト、溶解性、ガラス転移温度などの点から(メタ)アクリル酸が特に好ましい。
アルカリ可溶性樹脂は、基板との密着性に優れる点から、更に炭化水素環を有することが好ましい。アルカリ可溶性樹脂に、嵩高い基である炭化水素環を有することにより、硬化時の収縮が抑制され、基板との間の剥離が緩和し、基板密着性が向上する。また、嵩高い基である炭化水素環を有するアルカリ可溶性樹脂を用いることにより、得られる着色層の耐溶剤性が向上し、特に着色層の膨潤が抑制される点においても好ましい。
このような炭化水素環としては、置換基を有していてもよい環状の脂肪族炭化水素環、置換基を有していてもよい芳香族環、及びこれらの組み合わせが挙げられ、炭化水素環がカルボニル基、カルボキシル基、オキシカルボニル基、アミド基等の置換基を有していてもよい。
炭化水素環の具体例としては、シクロプロパン、シクロブタン、シクロペンタン、シクロヘキサン、ノルボルナン、トリシクロ[5.2.1.0(2,6)]デカン(ジシクロペンタン)、アダマンタン等の脂肪族炭化水素環;ベンゼン、ナフタレン、アントラセン、フェナントレン、フルオレン等の芳香族炭化水素環;ビフェニル、ターフェニル、ジフェニルメタン、トリフェニルメタン、スチルベン等の鎖状多環や、カルド構造(9,9-ジアリールフルオレン)等が挙げられる。
中でも、炭化水素環として、脂肪族炭化水素環を含む場合には、着色層の耐熱性や密着性が向上すると共に、得られた着色層の輝度が向上する点から好ましい。
また、フルオレン骨格に二つのベンゼン環が結合した構造(カルド構造)を含む場合には、着色層の硬化性が向上し、耐溶剤性が向上し、特にNMPに対する膨潤が抑制される点から特に好ましい。
炭化水素環は、1価の基として含まれていても良いし、2価以上の基として含まれていても良い。
本発明で用いられるアルカリ可溶性樹脂において、カルボキシ基を有する構成単位とは別に、上記炭化水素環を有する構成単位を有するアクリル系共重合体を用いることが、各構成単位量を調整しやすく、上記炭化水素環を有する構成単位量を増加して当該構成単位が有する機能を向上させやすい点から好ましい。
カルボキシ基を有する構成単位と、上記炭化水素環とを有するアクリル系共重合体は、前述の「共重合可能なその他のモノマー」として炭化水素環を有するエチレン性不飽和モノマーを用いることにより調製することができる。
炭化水素環を有するアルカリ可溶性樹脂に用いられる炭化水素環を有するエチレン性不飽和モノマーとしては、フルオロカーボン基及び架橋環式脂肪族基を有する化合物(E)との組み合わせの点から、例えば、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート、イソボルニル(メタ)アクリレート、フェノキシエチル(メタ)アクリレート、スチレン、前記カルド構造とエチレン性不飽和基とを有するモノマーなどを好ましく用いることができ、加熱処理後においても色材由来の化合物の析出を抑制する効果(以下、「析出抑制効果」と称することもある。)が大きい点から、中でも、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、ジシクロペンタニル(メタ)アクリレート、アダマンチル(メタ)アクリレート、ベンジル(メタ)アクリレート、スチレン、前記カルド構造とエチレン性不飽和基とを有するモノマーが好ましい。
本発明で用いられるアルカリ可溶性樹脂はまた、側鎖にエチレン性不飽和結合を有することが好ましい。エチレン性不飽和結合を有する場合には、カラーフィルタ製造時における樹脂組成物の硬化工程において、当該アルカリ可溶性樹脂同士、乃至、当該アルカリ可溶性樹脂と多官能モノマー等が架橋結合を形成し得る。硬化膜の膜強度がより向上して現像耐性が向上し、また、硬化膜の熱収縮が抑制されて基板との密着性に優れるようになる。
なお、エチレン性不飽和基とは、ラジカル重合可能な炭素-炭素二重結合を含む基を意味し、例えば、(メタ)アクリロイル基、ビニル基、アリル基等が挙げられる。
アルカリ可溶性樹脂中に、エチレン性不飽和結合を導入する方法は、従来公知の方法から適宜選択すればよい。例えば、アルカリ可溶性樹脂が有するカルボキシル基に、分子内にエポキシ基とエチレン性不飽和結合とを併せ持つ化合物、例えばグリシジル(メタ)アクリレート等を付加させ、側鎖にエチレン性不飽和結合を導入する方法や、水酸基を有する構成単位を共重合体に導入しておいて、分子内にイソシアネート基とエチレン性不飽和結合とを備えた化合物を付加させ、側鎖にエチレン性不飽和結合を導入する方法などが挙げられる。
本発明で用いられるアルカリ可溶性樹脂は、更にメチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート等、エステル基を有する構成単位等の他の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、着色硬化性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。
本発明で用いられるアルカリ可溶性樹脂は、カルボキシル基を有する構成単位と、炭化水素環を有する構成単位とを有するアクリル系共重合体及びスチレン-アクリル系共重合体等のアクリル系樹脂であることが好ましく、カルボキシル基を有する構成単位と、炭化水素環を有する構成単位と、エチレン性不飽和結合を有する構成単位とを有するアクリル系共重合体及びスチレン-アクリル系共重合体等のアクリル系樹脂であることがより好ましい。
本発明で用いられるアルカリ可溶性樹脂は、各構成単位を誘導するモノマーの仕込み量を適宜調整することにより、所望の性能とすることができる。
カルボキシ基含有共重合体におけるカルボキシ基含有エチレン性不飽和モノマーの共重合割合は、通常、5質量%以上50質量%以下、好ましくは10質量%以上40質量%以下である。この場合、カルボキシ基含有エチレン性不飽和モノマーの共重合割合が5質量%以上では、得られる塗膜のアルカリ現像液に対する溶解性の低下が抑制でき、パターン形成が容易になる。また、共重合割合が50質量%以下では、アルカリ現像液による現像時のパターンの欠けやパターン表面の膜荒れが発生しにくい。なお、前記共重合割合は、各モノマーの仕込み量から算出される値である。
また、アルカリ可溶性樹脂としてより好ましく用いられる、エチレン性不飽和結合を有する構成単位を有するアクリル系共重合体及びスチレン-アクリル系共重合体等のアクリル系樹脂において、エポキシ基とエチレン性不飽和結合とを併せ持つモノマーの仕込み量は、カルボキシル基含有エチレン性不飽和モノマーの仕込み量100質量%に対して、10質量%以上95質量%以下であることが好ましく、15質量%以上90質量%以下であることがより好ましい。
カルボキシ基含有共重合体の好ましい重量平均分子量(Mw)は、好ましくは1,000以上50,000以下の範囲であり、さらに好ましくは3,000以上20,000以下である。カルボキシ基含有共重合体の重量平均分子量が1,000以上では、塗膜の硬化性が十分に得られ、また50,000以下では、アルカリ現像液による現像時に、パターン形成が容易となる。
なお、本発明における重量平均分子量(Mw)は、ゲル・パーミエーション・クロマトグラフィー(GPC)により、標準ポリスチレン換算値として求める。
カルボキシ基を有するアクリル系共重合体の具体例としては、例えば、特開2013-029832号公報に記載のものを挙げることができる。
カルボキシ基を有するエポキシ(メタ)アクリレート樹脂としては、特に限定されるものではなく、例えば、エポキシ化合物と不飽和基含有モノカルボン酸との反応物を酸無水物と反応させて得られるエポキシ(メタ)アクリレート化合物が適している。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。
カルボキシ基を有するエポキシ(メタ)アクリレート樹脂としては、中でも、分子内に前記カルド構造を含むものが、表示不良抑制効果が向上し、且つ、着色層の硬化性が向上し、また着色層の残膜率が高くなる点から好ましい。
アルカリ可溶性樹脂は、現像液に用いるアルカリ水溶液に対する現像性(溶解性)の点から、酸価が30mgKOH/g以上であることが好ましく、40mgKOH/g以上であることがより好ましい。前記カルボキシ基含有共重合体は、現像液に用いるアルカリ水溶液に対する現像性(溶解性)の点、及び基板への密着性の点から、中でも、酸価が50mgKOH/g以上300mgKOH/g以下であることが好ましく、60mgKOH/g以上280mgKOH/g以下であることがより好ましく、70mgKOH/g以上250mgKOH/g以下であることがより更に好ましい。
なお、本発明において酸価はJIS K 0070に従って測定することができる。
アルカリ可溶性樹脂の側鎖にエチレン性不飽和基を有する場合のエチレン性不飽和結合当量は、硬化膜の膜強度が向上して、色材の析出をより抑制できる点から、100以上2000以下の範囲であることが好ましく、特に、140以上1500以下の範囲であることが好ましい。該エチレン性不飽和結合当量が、100以上であれば現像耐性や密着性に優れている。また、2000以下であれば、前記カルボキシル基を有する構成単位や、炭化水素環を有する構成単位などの他の構成単位の割合を相対的に増やすことができるため、現像性や耐熱性に優れている。ここで、エチレン性不飽和結合当量とは、上記アルカリ可溶性樹脂におけるエチレン性不飽和結合1モル当りの重量平均分子量のことであり、下記数式(1)で表される。
数式(1) エチレン性不飽和結合当量(g/mol)=W(g)/M(mol)
(数式(1)中、Wは、アルカリ可溶性樹脂の質量(g)を表し、Mはアルカリ可溶性樹脂W(g)中に含まれるエチレン性二重結合のモル数(mol)を表す。)
上記エチレン性不飽和結合当量は、例えば、JIS K 0070:1992に記載のよう素価の試験方法に準拠して、アルカリ可溶性樹脂1gあたりに含まれるエチレン性不飽和結合の数を測定することにより算出してもよい。
着色硬化性組成物において用いられるアルカリ可溶性樹脂の含有量は、特に制限はないが、着色硬化性組成物の固形分の全量100質量部に対して、好ましくは5質量部以上60質量部以下、さらに好ましくは10質量部以上40質量部以下の範囲内である。アルカリ可溶性樹脂の含有量が上記下限値以上であると、充分なアルカリ現像性が得られやすく、また、アルカリ可溶性樹脂の含有量が上記上限値以下であると、現像時に膜荒れやパターンの欠けを抑制しやすい。
なお、本発明において固形分は、溶剤以外のもの全てであり、溶剤中に溶解しているモノマー等も含まれる。
また、着色硬化性組成物中のエチレン性不飽和基を有するポリマーの含有量は、着色硬化性組成物の固形分の全量100質量部に対して、好ましくは5質量部以上60質量部以下であり、より好ましくは10質量部以上45質量部以下である。エチレン性不飽和基を有するポリマーの含有量が上記下限値以上であると、十分な硬化が得られ、パターニングされた着色硬化性組成物の塗膜の剥離を抑制できる。また、エチレン性不飽和基を有するポリマーの含有量が上記上限値以下であると、硬化収縮による剥離を抑制できる。
また、本発明に係る着色硬化性組成物は、前記ポリマーとして、例えば、フェノール樹脂、尿素樹脂、ジアリルフタレート樹脂、メラミン樹脂、グアナミン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アミノアルキッド樹脂、メラミン-尿素共縮合樹脂、ケイ素樹脂、ポリシロキサン樹脂等の熱硬化性ポリマーを含有していてもよい。
なお、前記ポリマーは、1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
着色硬化性組成物中のポリマーの含有量は、特に限定はされないが、着色硬化性組成物の固形分全量100質量部に対して5質量部以上60質量部以下であることが好ましく、10質量部以上50質量部以下であることがより好ましい。ポリマーの含有量が上記下限値以上であると、膜強度の低下を抑制することができ、またポリマーの含有量が上記上限値以下であると、ポリマー以外の成分を十分に含有させることができる。
<重合性化合物>
重合性化合物は、後述する開始剤によって重合可能なものであれば、特に限定されず、例えば、光重合性化合物や熱重合性化合物を用いることができる。熱重合性化合物としては、分子内に、カルボキシル基、アミノ基、エポキシ基、水酸基、グリシジル基、イソシアネート基、及びアルコキシル基等の熱重合性官能基を有する化合物を用いることができる。また、エチレン性不飽和基を有する化合物を、熱ラジカル重合開始剤と組み合わせて用いることにより、熱重合性化合物として用いることもできる。重合性化合物としては、中でも、フォトリソグラフィ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、後述する光開始剤により重合可能な光重合性化合物が好ましい。
着色硬化性組成物において用いられる光重合性化合物は、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、特開2013-029832号公報に記載のもの等が挙げられる。
これらの光重合性化合物は1種を単独で用いてもよく、2種以上を組み合わせて用いてもよい。また、本発明の着色硬化性組成物に優れた光硬化性(高感度)が要求される場合には、光重合性化合物が、重合可能な二重結合を3つ(三官能)以上有するものであるものが好ましく、3価以上の多価アルコールのポリ(メタ)アクリレート類やそれらのジカルボン酸変性物が好ましく、具体的には、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、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレートのコハク酸変性物、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレートのコハク酸変性物、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート等が好ましい。
着色硬化性組成物中の重合性化合物の含有量は、着色硬化性組成物の固形分全量100質量部に対して5質量部以上60質量部以下であることが好ましく、10質量部以上50質量部以下であることがより好ましく、20質量部以上40質量部以下であることがより更に好ましい。重合性化合物の含有量が上記下限値以上であると、硬化不良を抑制できるので、露光した部分が現像時に溶出することを抑制でき、また重合性化合物の含有量が上記上限値以下であると、現像不良を抑制でき、また熱収縮を抑制できるので、着色層の表面全体に微小な皺が生じにくい。
<開始剤>
本発明の着色硬化性組成物において用いられる開始剤としては、特に制限はなく、従来知られている各種開始剤の中から、1種又は2種以上を組み合わせて用いることができる。開始剤としては、例えば、熱重合開始剤や光重合開始剤等の重合開始剤が挙げられ、具体的には、例えば、特開2013-029832号公報に記載のもの等が挙げられる。
光開始剤としては、芳香族ケトン類、ベンゾインエーテル類、ハロメチルオキサジアゾール化合物、α-アミノケトン、ビイミダゾール類、N,N-ジメチルアミノベンゾフェノン、ハロメチル-S-トリアジン系化合物、チオキサントン等を挙げることができる。光開始剤の具体例としては、ベンゾフェノン、4,4’-ビスジエチルアミノベンゾフェノン、4-メトキシ-4’-ジメチルアミノベンゾフェノン等の芳香族ケトン類、ベンゾインメチルエーテル等のベンゾインエーテル類、エチルベンゾイン等のベンゾイン、2-(o-クロロフェニル)-4,5-フェニルイミダゾール2量体等のビイミダゾール類、2-トリクロロメチル-5-(p-メトキシスチリル)-1,3,4-オキサジアゾール等のハロメチルオキサジアゾール化合物、2-(4-ブトキシ-ナフト-1-イル)-4,6-ビス-トリクロロメチル-S-トリアジン等のハロメチル-S-トリアジン系化合物、2,2-ジメトキシ-1,2-ジフェニルエタン-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ノン、1,2-ベンジル-2-ジメチルアミノ-1-(4-モルフォリノフェニル)-ブタノン-,、1-ヒドロキシ-シクロヘキシル-フェニルケトン、ベンジル、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、4-ベンゾイル-4’-メチルジフェニルサルファイド、ベンジルメチルケタール、ジメチルアミノベンゾエート、p-ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、2-n-ブトキシエチル-4-ジメチルアミノベンゾエート、2-クロロチオキサントン、2,4-ジエチルチオキサントン、2,4-ジメチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、4-ベンゾイル-メチルジフェニルサルファイド、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-(4-モルフォリニル)フェニル]-1-ブタノン、2-(ジメチルアミノ)-2-[(4-メチルフェニル)メチル]-1-[4-(4-モルフォリニル)フェニル]-1-ブタノン、α-ジメトキシ-α-フェニルアセトフェノン、フェニルビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フォスフィンオキサイド、2-メチル-1-[4-(メチルチオ)フェニル]-2-(4-モルフォリニル)-1-プロパノン、1-(9,9-ジブチル-9H-フルオレン-2-イル)-2-メチル-2-(4-モルフォリニル)-1-プロパノンなどが挙げられる。
中でも、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、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)-1-ブタノン、4,4’-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、ジエチルチオキサントンが好ましく用いられる。更に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-オンのようなα-アミノアセトフェノン系開始剤とジエチルチオキサントンのようなチオキサントン系開始剤を組み合わせることが感度調整、水染みを抑制し、現像耐性が向上する点から好ましい。
α-アミノアセトフェノン系開始剤とチオキサントン系開始剤を用いる場合のこれらの合計含有量は、着色硬化性組成物の固形分全量に対して、5質量%~15質量%が好ましい。開始剤量が15質量%以下だと製造プロセス中の昇華物が低減するため好ましい。開始剤量が5質量%以上であると水染み等、現像耐性が向上する。
本発明において、光開始剤は、中でも、感度を向上させることができる点から、オキシムエステル系光開始剤を含むことが好ましい。また、オキシムエステル系光開始剤を用いることにより、細線パターンを形成する際に、面内の線幅のばらつきが抑制され易い。更に、オキシムエステル系光開始剤を用いることにより、残膜率が向上し、水染み発生抑制効果が高くなる傾向がある。
当該オキシムエステル系光開始剤としては、分解物による着色硬化性組成物の汚染や装置の汚染を低減する点から、中でも、芳香環を有するものが好ましく、芳香環を含む縮合環を有するものがより好ましく、ベンゼン環とヘテロ環を含む縮合環を有することがさらに好ましい。
オキシムエステル系光開始剤としては、1,2-オクタジオン-1-[4-(フェニルチオ)-、2-(o-ベンゾイルオキシム)]、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-(o-アセチルオキシム)、特開2000-80068号公報、特開2001-233842号公報、特表2010-527339、特表2010-527338、特開2013-041153等に記載のオキシムエステル系光開始剤の中から適宜選択できる。市販品として、ジフェニルスルフィド骨格を有するイルガキュアOXE-01、アデカアークルズNCI-930、TR-PBG-345、カルバゾール骨格を有するTR-PBG-304、フルオレン骨格を有するイルガキュアOXE-02、アデカアークルズNCI-831、TR-PBG-365、ジフェニルスルフィド骨格を有するTR-PBG-3057(以上、常州強力電子新材料社製)などを用いても良い。特にジフェニルスルフィド骨格又はフルオレン骨格を有するオキシムエステル系光開始剤を用いることが輝度の点から好ましい。またカルバゾール骨格を有するオキシムエステル系光開始剤を用いることが感度の高い点から好ましい。
また、オキシムエステル系光開始剤に、3級アミン構造を有する光開始剤を組み合わせて用いることが、水染みを抑制し、また、感度向上の点から、好ましい。3級アミン構造を有する光開始剤は、分子内に酸素クエンチャーである3級アミン構造を有するため、開始剤から発生したラジカルが酸素により失活し難く、感度を向上させることができるからである。上記3級アミン構造を有する光開始剤の市販品としては、例えば、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(例えばイルガキュア907、BASF社製)、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)-1-ブタノン(例えばイルガキュア369、BASF社製)、4,4’-ビス(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン(例えば、ハイキュアABP、川口薬品製)などが挙げられる。
また、オキシムエステル系光開始剤に、チオキサントン系開始剤を組み合わせることが感度調整、水染みを抑制し、現像耐性が向上する点から好ましく、オキシムエステル系光開始剤を2種類以上と、チオキサントン系開始剤を組み合わせることが輝度、残膜率が向上し、感度調整をしやすく、水染み発生抑制効果が高く、現像耐性が向上する点で好ましい。
着色硬化性組成物中の開始剤の含有量は、着色硬化性組成物の固形分全量100質量部に対して0.1質量部以上15質量部以下であることが好ましく、1質量部以上10質量部以下であることがより好ましい。開始剤の含有量が上記下限値以上であると、十分に硬化が進み、また開始剤の含有量が上記上限値以下であると、副反応を抑制でき、経時安定性を維持することができる。
本発明の着色硬化性組成物において用いられるバインダー成分(ポリマー、重合性化合物、開始剤)は、これらの合計含有量が、着色硬化性組成物の固形分全量に対して35質量%以上97質量%以下が好ましく、40質量%以上96質量%以下の割合で配合するのがより好ましい。上記下限値以上であれば、硬度や、基板との密着性に優れた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、熱収縮による微小なシワの発生も抑制される。
<任意添加成分>
着色硬化性組成物には、必要に応じて各種添加剤を含むものであってもよい。
添加剤としては、例えば、酸化防止剤、メルカプト化合物等の連鎖移動剤、レベリング剤、重合停止剤、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。
本発明の着色硬化性組成物は、更に酸化防止剤を含有することが、耐熱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。
また、界面活性剤及び可塑剤の具体例としては、例えば、特開2013-029832号公報に記載のものが挙げられる。
<着色硬化性組成物における各成分の配合割合>
色材の合計の含有量は、着色硬化性組成物の固形分全量に対して、3~65質量%、より好ましくは4~60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、着色硬化性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、保存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。特に色材濃度が高い着色層を形成する場合には、色材の含有量は、着色硬化性組成物の固形分全量に対して、15~65質量%、より好ましくは25~60質量%の割合で配合することが好ましい。
また、分散剤が含まれる場合の含有量としては、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、着色硬化性組成物の固形分全量に対して1~40質量%用いることができる。更に、着色硬化性組成物の固形分全量に対して2~30質量%の割合で配合するのが好ましく、特に3~25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、色材の分散性及び分散安定性に優れ、着色硬化性組成物の保存安定性により優れている。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。特に色材濃度が高い着色層を形成する場合には、分散剤の含有量は、着色硬化性組成物の固形分全量に対して、2~25質量%、より好ましくは3~20質量%の割合で配合することが好ましい。なお、分散剤の質量は、塩型ブロック共重合体の場合、塩形成前の前記ブロック共重合体と、上記一般式(1)~(3)よりなる群から選択される1種以上の化合物との合計の質量である。
また、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。該溶剤を含む着色硬化性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。
本発明の着色硬化性組成物においては、P/V比((組成物中の色材成分質量)/(組成物中の色材成分以外の固形分質量)比)は、脱ガスや熱収縮の点から、0.1以上であることが好ましく、更に0.2以上であることが好ましく、一方、表示不良及び製造利便性に優れる、すなわち、溶剤再溶解性、現像残渣、現像密着性、現像耐性、水染み発生抑制効果等に優れる点から、0.6以下であることが好ましく、0.5以下であることがより好ましい。
<着色硬化性組成物の硬化膜>
着色硬化性組成物は、C光源を使用して測色したJIS Z8701のXYZ表色系における色度座標が、x=0.180~0.330、y=0.500~0.750の範囲にある硬化膜を形成可能であることが好ましい。
中でも、色再現性を向上する点から、C光源を使用して測色したJIS Z8701のXYZ表色系における色度座標が、x=0.188~0.324、y=0.550~0.750の範囲にある硬化膜を形成可能であることが好ましく、x=0.200~0.324、y=0.570~0.750の範囲にある硬化膜を形成可能であることが更に好ましく、x=0.205~0.324、y=0.580~0.750の範囲にある硬化膜を形成可能であることがより更に好ましい。
中でも、膜厚が2.8μm以下であり、且つ、単一画素でC光源で測色したJIS Z8701のXYZ表色系における色度座標において、x=0.200~0.300、y=0.500~0.700及び刺激値Yが61≦Yの範囲の色空間を表示できることが好ましく、更に、x=0.200~0.300、y=0.500~0.700及び刺激値Yが61.5≦Yの範囲の色空間を表示できることがより好ましい。
61.5≦Yの範囲の色空間を表示するのに良好な配合割合乃至組合せとして、色材の合計の含有量は、着色硬化性組成物の固形分全量に対して20~75質量%であり、色材中の組合せとして、本発明のハロゲン化フタロシアニン色材を含む緑色色材全体(G)と黄色色材(Y)との含有割合(G:Y)が80:20~30:70であることが好ましい。上記においては、更に、緑色色材全体(G)に対するハロゲン化フタロシアニン色材の含有割合が30質量%以上であることが好ましい。
<着色硬化性組成物の製造方法>
本発明の着色硬化性組成物の製造方法は特に限定されず、例えば、前記本発明の色材液に、ポリマーと、重合性化合物と、開始剤と、必要に応じてその他の成分を添加し、公知の混合手段を用いて混合することにより得ることができる。或いは、前記本発明のハロゲン化フタロシアニン色材のみを含む色材液と、黄色色材の色材液と、更に必要に応じて他の色材の色材液とを各々準備し、これらの色材液と、ポリマーと、重合性化合物と、開始剤と、必要に応じてその他の成分を、公知の混合手段を用いて混合することにより得ることができる。
本発明に係る着色硬化性組成物は、色純度が向上した着色層を形成可能であることから、中でもカラーフィルタ用途に好適に用いることができる。
本発明に係る着色硬化性組成物は、良好な色純度が要求されている様々な用途に用いられ、インクジェット用インクや印刷用インクにも用いられる。
[カラーフィルタ]
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、前記本発明に係る着色硬化性組成物の硬化物である着色層を有する。
このような本発明に係るカラーフィルタについて、図を参照しながら説明する。図1は、本発明のカラーフィルタの一例を示す概略断面図である。図1によれば、本発明のカラーフィルタ10は、透明基板1と、遮光部2と、着色層3とを有している。
(着色層)
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、前記本発明に係る着色硬化性組成物を硬化させて形成されてなる着色層である。
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、着色硬化性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。
当該着色層は、例えば、下記の方法により形成することができる。
まず、前述した本発明の着色硬化性組成物を、スプレーコート法、ディップコート法、バーコート法、ロールコート法、スピンコート法、ダイ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。なかでもスピンコート法、ダイコート法を好ましく用いることができる。
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硬化塗膜とする。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、使用する着色硬化性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。
次に、現像液を用いて現像処理し、未露光部分を溶解、除去することにより、所望のパターンで塗膜が形成される。現像液としては、通常、水や水溶性溶剤にアルカリを溶解させた溶液が用いられる。このアルカリ溶液には、界面活性剤などを適量添加してもよい。また、現像方法は一般的な方法を採用することができる。
現像処理後は、通常、現像液の洗浄、着色硬化性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。
(遮光部)
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。遮光部は、スパッタリング法、真空蒸着法等によるクロム等の金属薄膜であっても良い。或いは、遮光部は、樹脂バインダー中にカーボン微粒子、金属酸化物、無機顔料、有機顔料等の遮光性粒子を含有させた樹脂層であってもよい。遮光性粒子を含有させた樹脂層の場合には、感光性レジストを用いて現像によりパターニングする方法、遮光性粒子を含有するインクジェットインクを用いてパターニングする方法、感光性レジストを熱転写する方法等がある。
遮光部の膜厚としては、金属薄膜の場合は0.2~0.4μm程度で設定され、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である場合は0.5~2μm程度で設定される。
(基板)
基板としては、後述する透明基板、シリコン基板、及び、透明基板又はシリコン基板上にアルミニウム、銀、銀/銅/パラジウム合金薄膜などを形成したものが用いられる。これらの基板上には、別のカラーフィルタ層、樹脂層、TFT等のトランジスタ、回路等が形成されていてもよい。
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。
[表示装置]
本発明に係る表示装置は、前記本発明に係るカラーフィルタを有することを特徴とする。本発明において表示装置の構成は特に限定されず、従来公知の表示装置の中から適宜選択することができ、例えば、液晶表示装置や、有機発光表示装置などが挙げられる。本発明では、横電界方式の液晶表示装置においても、緑色画素の電気的特性に起因する液晶の配向乱れ、スイッチングの閾値ずれによる焼き付き現象など、様々な表示不良が抑制されることから、液晶表示装置が好適に選択される。
<液晶表示装置>
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、本発明の表示装置の一例を示す概略図であり、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。
本発明の液晶表示装置の駆動方式としては、特に限定はなく一般的に液晶表示装置に用いられている駆動方式を採用することができる。このような駆動方式としては、例えば、TN方式、IPS方式、OCB方式、及びMVA方式等を挙げることができる。本発明においてはこれらのいずれの方式であっても好適に用いることができる。
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。
液晶層の形成方法としては、一般に液晶セルの作製方法として用いられる方法を使用することができ、例えば、真空注入方式や液晶滴下方式等が挙げられる。
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。
<有機発光表示装置>
本発明に係る有機発光表示装置は、前述した本発明に係るカラーフィルタと、有機発光体とを有することを特徴とする。
このような本発明の有機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、本発明の表示装置の他の一例を示す概略図であり、有機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有機発光表示装置100は、カラーフィルタ10と、有機発光体80とを有している。カラーフィルタ10と、有機発光体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。
有機発光体80の積層方法としては、例えば、カラーフィルタ上面へ透明陽極71、正孔注入層72、正孔輸送層73、発光層74、電子注入層75、および陰極76を逐次形成していく方法や、別基板上へ形成した有機発光体80を無機酸化膜60上に貼り合わせる方法などが挙げられる。有機発光体80における、透明陽極71、正孔注入層72、正孔輸送層73、発光層74、電子注入層75、および陰極76、その他の構成は、公知のものを適宜用いることができる。このようにして作製された有機発光表示装置100は、例えば、パッシブ駆動方式の有機ELディスプレイにもアクティブ駆動方式の有機ELディスプレイにも適用可能である。
なお、本発明の有機発光表示装置は、この図3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有機発光表示装置として公知の構成とすることができる。
以下、本発明について実施例を示して具体的に説明する。これらの記載により本発明を制限するものではない。
(合成例3:アルカリ可溶性樹脂A溶液の合成)
BzMA 40質量部、MMA 15質量部、MAA 25質量部、及びAIBN 3質量部の混合液を、PGMEA 150質量部を入れた重合槽中に、窒素気流下、100℃で、3時間かけて滴下した。滴下終了後、更に100℃で、3時間加熱し、重合体溶液を得た。この重合体溶液の重量平均分子量は、7000であった。
次に、得られた重合体溶液に、GMA 20質量部、トリエチルアミン0.2質量部、及びp-メトキシフェノール0.05質量部を添加し、110℃で10時間加熱することにより、主鎖メタクリル酸のカルボン酸基と、グリシジルメタクリレートのエポキシ基との反応を行った。反応中は、グリシジルメタクリレートの重合を防ぐために、反応溶液中に、空気をバブリングさせた。尚、反応は溶液の酸価を測定することで追跡した。得られたアルカリ可溶性樹脂Aは、BzMAとMMA、MAAの共重合により形成された主鎖にGMAを用いてエチレン性二重結合を有する側鎖を導入した樹脂であり、酸価74mgKOH/g、重量平均分子量12000であった。アルカリ可溶性樹脂A溶液は、固形分40質量%であった。
(実施例1)
(1)ハロゲン化フタロシアニン色材1の製造
100mlフラスコに、テトラクロロフタロニトリル10.0g(37.61mmol)とアセトン50mlを投入し、溶解するまで40℃で還流した。次に、2,6ジメチルフェノール4.60g(37.65mmol)を投入し、溶解するまで40℃で加熱還流した。次いで炭酸カリウム7.80g(56.44mmol)を投入し、3時間反応させた。反応終了後、炭酸カリウムをろ過で取り除き、得られた反応溶液について、減圧乾燥で溶媒を溜去し、得られた固体をクロロホルムに溶解させて、純水で分液処理を行った。分液後の有機層について、シリカゲルカラムによる精製処理を行い、中間体1を得た。中間体1は、LC-MS(アジレントテクノロジー製、四重極LC/MS、Agilent1260 Infinity)で分析したところ、下記構造を有していた。更に中間体1の代表的な化学構造式を下記に示す。
100mlフラスコに、中間体1を8.437g(24.0mmol)と1-ペンタノール 50mlを投入し、溶解するまで90℃で還流した。次いで同様に、酢酸亜鉛(無水)1.10g(6.00mmol)とジアザビシクロウンデセン(DBU)4.567g(30.0mmol)を投入し、130℃に昇温し、3時間反応させた。反応終了後、純水とメタノールの混合溶媒を投入し、析出した生成物をろ過して回収した。
回収物をジクロロメタンで溶解し、純水で分液処理を行った。分液後の有機層について、シリカゲルカラムによる精製処理を行い、下記構造を有するハロゲン化フタロシアニン色材1を得た。更にハロゲン化フタロシアニン色材1の代表的な化学構造式を下記に示す。
(2)色材液G1の製造
ハロゲン化フタロシアニン色材1を13質量部と、PGMEA87部とをサンプル瓶に入れ、スターラー攪拌を行い、PGMEAに色材を溶解し、色材液G1を得た。
(3)着色硬化性組成物G1の製造
上記(2)で得られた色材液G1を43.76質量部、合成例3で得られたアルカリ可溶性樹脂A溶液を9.09質量部、多官能モノマー(商品名アロニックスM-403、東亞合成(株)社製)を8.97質量部、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(光開始剤:商品名イルガキュア907、(株)BASF製)を0.25質量部、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)-ブタノン-1(光開始剤:商品名イルガキュア369、BASF製)を0.25質量部、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-(O-アセチルオキシム)(光開始剤:商品名アデカアークルズNCI-831、ADEKA社製)を0.76質量部、フッ素系界面活性剤(商品名メガファックF559、DIC(株)製)を0.04質量部、PGMEAを36.88質量部加え、着色硬化性組成物G1を得た。
(4)着色層の形成
上記(3)で得られた着色硬化性組成物G1を、厚み0.7mmで100mm×100mmのガラス基板(NHテクノグラス(株)社製、「NA35」)上に、スピンコーターを用いて塗布した後、ホットプレートを用いて80℃で3分間乾燥し、超高圧水銀灯を用いて60mJ/cmの紫外線を照射し、更に230℃のクリーンオーブンで30分間ポストベークすることにより、C光源でy=0.400という色度になるように膜厚を調整して着色層G1を形成した。
(実施例2)
(1)ハロゲン化フタロシアニン色材2の製造
実施例1の中間体1の合成において、2,6ジメチルフェノール4.60g(37.65mmol)の代わりに、2,6ジクロロフェノール6.13g(37.61mmol)を用いた以外は、中間体1と同様にして、中間体2を得た。中間体2は、中間体1と同様にLC-MSで分析したところ、下記構造を有していた。更に中間体2の代表的な化学構造式を下記に示す。
実施例1において、中間体1を8.437g(24.0mmol)を用いた代わりに、中間体2を4.71g(12.0mmol)と中間体1を4.22g(12.0mmol)とを用いた以外は実施例1と同様にして、下記構造を有するハロゲン化フタロシアニン色材2を得た。
更にハロゲン化フタロシアニン色材2の代表的な化学構造式を下記に示す。
(2)色材液G2の製造
実施例1の(2)において、ハロゲン化フタロシアニン色材1の代わりに、上記で得られたハロゲン化フタロシアニン色材2を等モル量用いた以外は、実施例1の(2)と同様にして、色材液G2を得た。
(3)着色硬化性組成物G2の製造
実施例1の(3)における色材液G1の代わりに上記色材液G2を用いた以外は、実施例1の(3)と同様にして、着色硬化性組成物G2を得た。
(4)着色層の形成
実施例1の(4)において、着色硬化性組成物G1の代わりに、上記着色硬化性組成物G2を用いた以外は、実施例1の(4)と同様にして、着色層G2を得た。
(比較例1)
(1)比較ハロゲン化フタロシアニン色材1の製造)
実施例1の中間体1の合成において、2,6ジメチルフェノール4.60g(37.65mmol)の代わりに、3,4ジメチルフェノール4.60g(37.65mmol)を用いた以外は、中間体1と同様にして、比較中間体1を得た。比較中間体1は、中間体1と同様にLC-MSで分析したところ、下記構造を有する比較中間体1-1と比較中間体1-2との混合物であった。比較中間体1-1と比較中間体1-2の代表的な化学構造式を下記に示す。
(2)比較ハロゲン化フタロシアニン色材1の合成
実施例1において、中間体1を8.437g(24.0mmol)を用いた代わりに、中間体3(中間体3-1+3-2)を7.40g(24.0mmol)を用いた以外は実施例1と同様にして、下記構造を有する比較ハロゲン化フタロシアニン色材1を得た。
なお、下記式において、4つのフェニレン基の構造における比較部分構造aと比較部分構造2の2:2(mol比)は、色材全体の平均値のmol比を表し、1分子中には比較部分構造a:比較部分構造b=0:4~4:0の化合物が混合していると推定される。
更に比較ハロゲン化フタロシアニン色材1の代表的な化学構造式を下記に示す。
(2)比較色材液CG1の製造
実施例1の(2)において、ハロゲン化フタロシアニン色材1の代わりに、上記で得られた比較ハロゲン化フタロシアニン色材1を等モル量用いた以外は、実施例1の(2)と同様にして、比較色材液CG1を得た。
(3)比較着色硬化性組成物CG1の製造
実施例1の(3)における色材液G1の代わりに上記比較色材液CG1を用いた以外は、実施例1の(3)と同様にして、比較着色硬化性組成物CG1を得た。
(4)着色層の形成
実施例1の(4)において、着色硬化性組成物G1の代わりに、上記比較着色硬化性組成物CG1を用いた以外は、実施例1の(4)と同様にして、着色層CG1を得た。
[評価]
<ハロゲン化フタロシアニン色材のスペクトル半値幅>
実施例及び比較例で得られた各着色層について、オリンパス製顕微分光測定装置OSP-SP200を用いて測定した透過率において、y=0.400に固定した際のスペクトル半値幅を算出した。なお、スペクトル半値幅は、スペクトルのピークトップの50%透過率位置の長波長-短波長の差分(nm))により求めた。
(スペクトル半値幅評価基準)
〇:スペクトル半値幅が95nm未満
×:スペクトル半値幅が95nm以上
<光学性能、コントラスト>
実施例及び比較例で得られた各着色層について、コントラストと色度(x、y)、輝度(Y)を壺坂電気製コントラスト測定装置CT-1Bとオリンパス製顕微分光測定装置OSP-SP200を用いて測定した。
(コントラスト評価基準)
A:Greenは7000超過
B:Greenは6300~7000
C:Greenは6300未満
(色純度(色度1)評価基準)
目標色度は、C光源でy=0.400固定時の、xの色度を評価した。
A:0.183±0.01以内
B:0.183±0.01超過0.02以内
C:0.183±0.02超過0.04以内
D:0.183±0.04超過
<色材の樹脂溶解性>
実施例、比較例の着色硬化性組成物を、それぞれ厚み0.7mmで100mm×100mmのガラス基板(NHテクノグラス(株)社製、「NA35」)上に、スピンコーターを用いて塗布した後、ホットプレートを用いて80℃で3分間乾燥することにより、乾燥塗膜を得た。
塗布した乾燥塗膜を230℃のクリーンオーブンで30分間ポストベークした後について、色材の析出の有無で、樹脂溶解性を評価した。
(樹脂溶解性評価基準)
A:乾燥塗膜を230℃のクリーンオーブンで30分間ポストベークしても、更に追加でベーク後塗膜を230℃のクリーンオーブンで30分間ポストベークしても、いずれでも、光学顕微鏡200倍反射光観察において1mm四方領域に析出物が観察されない。
B:乾燥塗膜を230℃のクリーンオーブンで30分間ポストベークしても、光学顕微鏡200倍反射光観察において1mm四方領域に析出物が観察されないが、更に追加で、230℃のクリーンオーブンで30分間ポストベークすると、1mm四方領域に10個未満の析出物が観察される。
C:乾燥塗膜を230℃のクリーンオーブンで30分間ポストベークしても、光学顕微鏡200倍反射光観察において1mm四方領域に析出物が観察されないが、更に追加で、230℃のクリーンオーブンで30分間ポストベークすると、1mm四方領域に10個以上の析出物が観察される。
D:乾燥塗膜を230℃のクリーンオーブンで30分間ポストベークすると、光学顕微鏡200倍反射光観察において1mm四方領域に析出物が観察される。
<色材の溶剤溶解性>
PGMEAを99質量部に、色材1質量部を混合した色材濃度1質量%の色材液と、PGMEAを95質量部に、色材5質量部を混合した色材濃度5質量%の色材液とを調製し、色材の析出の有無を観察した。
A:色材濃度5質量%の色材液を1週間放置後も色材が析出しない。
B:色材濃度5質量%の色材液を1日放置後析出しないが、1週間放置後色材が析出する。
C:色材濃度5質量%の色材液において、混合直後は色材が溶解しているが、1日放置後に色材が析出する。
D:色材濃度1質量%の色材液において、混合直後は色材が溶解しているが、1日放置後に色材が析出する。
<耐熱性>
実施例、比較例の着色硬化性組成物をそれぞれ、厚み0.7mmのガラス基板(NHテクノグラス(株)製、「NA35」)上に、ポストベーク後の色度がy=0.400になるよう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。フォトマスクを介さずに超高圧水銀灯を用いて60mJ/cmの紫外線を照射することによって硬化膜を得た。得られた膜を230℃のクリーンオーブンで25分間ポストベークし、輝度をオリンパス(株)社製「顕微分光測定装置OSP-SP200」を用いて測定した。
その後、得られた膜を、更に240℃のクリーンオーブンで25分間ポストベークし、この着色膜の色度(L、a、b)を測定し、その後、更に240℃のクリーンオーブンで50分間ポストベークし、得られた着色膜の色度(L、a、b)を再び測定した。
下記式により、240℃25分後から75分後にかけての着色膜の色度変化を評価した。結果を表に示す。
ΔEab={(L-L+(a-a+(b-b1/2
ΔEabの値が小さいほど、耐熱性に優れると評価される。ΔEabが3.0以下のものであれば実用上問題ないと判断される。
(耐熱性評価基準)
A:ΔEabが2.0以下
B:ΔEabが2.0超過3.0以下
C:ΔEabが3.0超過
<現像性:現像残渣評価>
実施例及び比較例で得られた着色硬化性組成物を、それぞれ厚み0.7mmで100mm×100mmのガラス基板(NHテクノグラス(株)社製、「NA35」)上に、スピンコーターを用いて塗布した後、ホットプレートを用いて80℃で3分間乾燥することにより、厚さ2.5μmの着色層を形成した。上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。上記着色層の形成後のガラス基板の未露光部(50mm×50mm)を、目視により観察した後、エタノールを含ませたレンズクリーナー(東レ社製、商品名トレシーMKクリーンクロス)で十分に拭き取り、そのレンズクリーナーの着色度合いを目視で観察した。
(現像残渣評価基準)
A:目視により現像残渣が確認されず、レンズクリーナーが全く着色しなかった
B:目視により現像残渣が確認されず、レンズクリーナーの着色がわずかに確認された
C:目視により現像残渣がわずかに確認され、レンズクリーナーの着色がわずかに確認された
D:目視により現像残渣がわずかに確認され、レンズクリーナーの着色が確認された
E:目視により現像残渣が確認され、レンズクリーナーの着色が確認された
現像残渣評価基準がA、B又はCであれば、実用上使用できる。
実施例1~2、及び比較例1の評価結果を表5に示す。
Figure 0007506013000029
(実施例3)
(1)色材液G3の製造
分散剤として、国際公開2016/104493号の段落0302に記載の合成例II-2の分散剤bの製造と同様にして、分散剤b(塩型ブロック共重合体)溶液を調製した。
分散剤として前記分散剤b溶液を6.18質量部、色材としてハロゲン化フタロシアニン色材1を9.1質量部と、黄色色材のC.I.ピグメントイエロー138(PY138、商品名:クロモファインエロー6206EC、大日精化工業株式会社製)を3.9質量部、合成例3で得られたアルカリ可溶性樹脂A溶液を14.63質量部、PGMEAを66.19質量部、粒径2.0mmジルコニアビーズ100質量部をマヨネーズビンに入れ、予備解砕としてペイントシェーカー(浅田鉄工(株)製)にて1時間振とうし、次いで粒径2.0mmジルコニアビーズを取り出し、粒径0.1mmのジルコニアビーズ200質量部を加えて、同様に本解砕としてペイントシェーカーにて4時間分散を行い、色材液G3を得た。
(2)着色硬化性組成物G3の製造
実施例1の着色硬化性組成物G1の製造において、色材液G1の代わりに、上記(1)で得られた色材液G3を用いた以外は、実施例1と同様にして着色硬化性組成物G3を得た。
(3)着色層の形成
上記(2)で得られた着色硬化性組成物G3を、厚み0.7mmで100mm×100mmのガラス基板(NHテクノグラス(株)社製、「NA35」)上に、スピンコーターを用いて塗布した後、ホットプレートを用いて80℃で3分間乾燥し、超高圧水銀灯を用いて60mJ/cmの紫外線を照射し、更に230℃のクリーンオーブンで30分間ポストベークすることにより、C光源でy=0.300という色度になるように膜厚を調整して着色層G3を形成した。
(実施例4、比較例2)
(1)色材液G4、CG2の製造
実施例3の(1)において、それぞれ表6に示すように、ハロゲン化フタロシアニン色材として、ハロゲン化フタロシアニン色材1(表6では、「1」)の代わりに、ハロゲン化フタロシアニン色材2(表6では、「2」)又は比較ハロゲン化フタロシアニン1(表6では、「比較1」)に変更した以外は、実施例3と同様にして、色材液G4、CG2を得た。
(2)着色硬化性組成物G4、CG2の製造
実施例3の着色硬化性組成物G3の製造において、色材液G3を用いる代わりに、上記(1)で得られた色材液G4又はCG2をそれぞれ用いた以外は、実施例3と同様にして着色硬化性組成物G4、CG2を得た。
(3)着色層の形成
実施例3の着色層G3の製造において、着色硬化性組成物G3を用いる代わりに、上記(2)で得られた着色硬化性組成物G4又はCG2をそれぞれ用いた以外は、実施例3と同様にして着色層G4、CG2を得た。
実施例3~4、及び比較例2について、実施例1と同様に、コントラスト、色純度、耐熱性、及び現像残渣の評価を行った。評価結果を表6に示す。
なお、黄色色材と混合した場合の色材液及び着色硬化性組成物のコントラスト、及び色純度評価については、以下の指標を用いた。
<光学性能、コントラスト>
実施例3~4及び比較例2で得られた各着色層について、コントラストと色度(x、y)、輝度(Y)を壺坂電気製コントラスト測定装置CT-1Bとオリンパス製顕微分光測定装置OSP-SP200を用いて測定した。
(コントラスト評価基準)
A:Greenは7000超過
B:Greenは6300~7000
C:Greenは6300未満
(色純度(輝度Y値)評価基準)
光源YAGで、y=0.600、x=0.300に固定した時の輝度(Y)が、
AA:62.5以上
A:62.0以上62.5未満
B:61.5以上62.0未満
C:61.0以上61.5未満D:61.0未満
Figure 0007506013000030
(実施例9)
(1)色材液G9の製造
実施例3において、色材として、ハロゲン化フタロシアニン色材1を9.1質量部とC.I.ピグメントイエロー138を3.9質量部用いる代わりに、ハロゲン化フタロシアニン色材1を9.1質量部とハロゲン化フタロシアニン色材とは異なる緑色色材として、C.I.ピグメントグリーン36(商品名:FASTOGEN GREEN 2YK-50、DIC株式会社製)を3.9質量部用いた以外は、実施例3と同様にして、色材液G9を得た。
(2)着色硬化性組成物G9の製造
実施例1の着色硬化性組成物G1の製造において、色材液G1を用いる代わりに、上記(1)で得られた色材液G9を用いた以外は、実施例1と同様にして着色硬化性組成物G9を得た。
(3)着色層の形成
上記(2)で得られた着色硬化性組成物G9を、厚み0.7mmで100mm×100mmのガラス基板(NHテクノグラス(株)社製、「NA35」)上に、スピンコーターを用いて塗布した後、ホットプレートを用いて80℃で3分間乾燥し、超高圧水銀灯を用いて60mJ/cmの紫外線を照射し、更に230℃のクリーンオーブンで30分間ポストベークすることにより、C光源でy=0.400という色度になるように膜厚を調整して着色層G9を形成した。
(実施例10、比較例5)
(1)色材液G10、CG5の製造
実施例9の(1)において、それぞれ表7に示すように、ハロゲン化フタロシアニン色材として、ハロゲン化フタロシアニン色材1(表7では、「1」)の代わりに、ハロゲン化フタロシアニン色材2(表7では、「2」)又は比較ハロゲン化フタロシアニン1(表7では、「比較1」)に変更した以外は、実施例9と同様にして、色材液G10、CG5を得た。
(2)着色硬化性組成物G10、CG5の製造
実施例9の着色硬化性組成物G9の製造において、色材液G9を用いる代わりに、上記(1)で得られた色材液G10、CG5をそれぞれ用いた以外は、実施例9と同様にして着色硬化性組成物G10、CG5を得た。
(3)着色層の形成
実施例9の着色層G9の製造において、着色硬化性組成物G9を用いる代わりに、上記(2)で得られた着色硬化性組成物G10又はCG5をそれぞれ用いた以外は、実施例9と同様にして着色層G10、CG5を得た。
(実施例11)
(1)色材液G11の製造
実施例3において、色材として、ハロゲン化フタロシアニン色材1を9.1質量部とC.I.ピグメントイエロー138を3.9質量部用いる代わりに、ハロゲン化フタロシアニン色材1を9.1質量部とハロゲン化フタロシアニン色材とは異なる緑色色材として、C.I.ピグメントグリーン7(商品名:クロモファイングリーン6428EC、大日精化工業製)を3.9質量部用いた以外は、実施例3と同様にして、色材液G11を得た。
(2)着色硬化性組成物G11の製造
実施例9の着色硬化性組成物G9の製造において、色材液G9を用いる代わりに、上記(1)で得られた色材液G11を用いた以外は、実施例9と同様にして着色硬化性組成物G11を得た。
(3)着色層の形成
実施例9の着色層G9の製造において、着色硬化性組成物G9を用いる代わりに、上記(2)で得られた着色硬化性組成物G11を用いた以外は、実施例9と同様にして着色層G11を得た。
(実施例12、比較例6)
(1)色材液G12、CG6の製造
実施例11の(1)において、それぞれ表7に示すように、ハロゲン化フタロシアニン色材として、ハロゲン化フタロシアニン色材1(表7では、「1」)の代わりに、ハロゲン化フタロシアニン色材2(表7では、「2」)又は比較ハロゲン化フタロシアニン1(表7では、「比較1」)に変更した以外は、実施例11と同様にして、色材液G12、CG6を得た。
(2)着色硬化性組成物G12、CG6の製造
実施例11の着色硬化性組成物G11の製造において、色材液G11を用いる代わりに、上記(1)で得られた色材液G12又はCG6をそれぞれ用いた以外は、実施例11と同様にして着色硬化性組成物G12、CG6を得た。
(3)着色層の形成
実施例11の着色層G11の製造において、着色硬化性組成物G11を用いる代わりに、上記(2)で得られた着色硬化性組成物G12、CG6をそれぞれ用いた以外は、実施例11と同様にして着色層G12、CG6を得た。
(実施例13)
(1)色材液G13の製造
実施例3において、色材として、ハロゲン化フタロシアニン色材1を9.1質量部とC.I.ピグメントイエロー138を3.9質量部用いる代わりに、ハロゲン化フタロシアニン色材1を9.1質量部とハロゲン化フタロシアニン色材とは異なる緑色色材として、C.I.ピグメントグリーン59(PG59、商品名FASTOGEN GREEN C100 DIC(株)製)を3.9質量部用いた以外は、実施例3と同様にして、色材液G13を得た。
(2)着色硬化性組成物G13の製造
実施例1の着色硬化性組成物G9の製造において、色材液G9を用いる代わりに、上記(1)で得られた色材液G13を用いた以外は、実施例9と同様にして着色硬化性組成物G13を得た。
(3)着色層の形成
実施例9の着色層G9の製造において、着色硬化性組成物G9を用いる代わりに、上記(2)で得られた着色硬化性組成物G13を用いた以外は、実施例9と同様にして着色層G13を得た。
(実施例14、比較例7)
(1)色材液G14、CG7の製造
実施例13の(1)において、それぞれ表7に示すように、ハロゲン化フタロシアニン色材として、ハロゲン化フタロシアニン色材1(表7では、「1」)の代わりに、ハロゲン化フタロシアニン色材2(表7では、「2」)又は比較ハロゲン化フタロシアニン1(表7では、「比較1」)に変更した以外は、実施例13と同様にして、色材液G14、CG7を得た。
(2)着色硬化性組成物G14、CG7の製造
実施例13の着色硬化性組成物G13の製造において、色材液G13を用いる代わりに、上記(1)で得られた色材液G14又はCG7をそれぞれ用いた以外は、実施例13と同様にして着色硬化性組成物G14、CG7を得た。
(3)着色層の形成
実施例13の着色層G13の製造において、着色硬化性組成物G13を用いる代わりに、上記(2)で得られた着色硬化性組成物G14又はCG7をそれぞれ用いた以外は、実施例13と同様にして着色層G14、CG7を得た。
実施例9~14、及び比較例5~7について、実施例1と同様に、コントラスト、色純度(色度1)、耐熱性、及び現像残渣の評価を行った。評価結果を表7に示す。
Figure 0007506013000031
[結果のまとめ]
従来のハロゲン化フタロシアニン色材に相当する比較例1のハロゲン化フタロシアニン色材は、色材のスペクトル半値幅が広く、色純度が悪かった。また、比較例1のハロゲン化フタロシアニン色材は、樹脂溶解性が劣っていた。
それに対して、本発明のハロゲン化フタロシアニン色材である実施例1及び実施例2のハロゲン化フタロシアニン色材は、コントラストが良好なだけでなく、色材のスペクトル半値幅が狭く、色純度も良好であった。実施例1及び実施例2のハロゲン化フタロシアニン色材は、樹脂溶解性及び溶剤溶解性が良好であり、特に実施例2は樹脂溶解性に優れていた。
本発明のハロゲン化フタロシアニン色材である実施例1及び実施例2のハロゲン化フタロシアニン色材に、更に黄色色材を組み合わせて用いた実施例3~4はいずれも、コントラストが良好なだけでなく、比較例1のハロゲン化フタロシアニン色材を用いた比較例に比べて色純度が良好なことから、輝度も良好であった。
本発明のハロゲン化フタロシアニン色材である実施例1及び実施例2のハロゲン化フタロシアニン色材に、更に本発明のハロゲン化フタロシアニン色材とは異なる緑色色材を組み合わせて用いた実施例9~14はいずれも、コントラストが良好なだけでなく、比較例1のハロゲン化フタロシアニン色材を用いた比較例に比べて色純度が良好であった。
また、実施例1及び実施例2のハロゲン化フタロシアニン色材を用いた着色硬化性組成物では、比較例1のハロゲン化フタロシアニン色材を用いた着色硬化性組成物に比べて、現像残渣の抑制に優れていた。比較例1では、中間体合成時にジメチルフェノキシ基の2置換体が生成するため、末端のメチル基(疎水性成分)が実施例1及び実施例2よりも増えることで、現像液への溶解性が低下したためと推定される。
1 透明基板
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 有機発光体
100 有機発光表示装置

Claims (17)

  1. 下記一般式(1)で表されるハロゲン化フタロシアニン色材。
    Figure 0007506013000032
    [一般式(1)中、X~X16は、塩素原子又は下記一般式(2)で表される1価の基であり、MはZnし、前記X ~X のいずれか1つ、前記X ~X のいずれか1つ、前記X ~X 12 のいずれか1つ、及び、前記X 13 ~X 16 のいずれか1つに、前記一般式(2)で表される1価の基を合計4つ有し、
    Figure 0007506013000033
    (一般式(2)中、Yは、-O-表し、Z、Z、及びZはそれぞれ独立に、塩素原子、メチル基、エチル基、クロロメチル基、及びクロロエチル基からなる群から選択される少なくとも1種を表し、nは0~3の整数であり、複数のZは同一であっても異なっていても良く、*は、フタロシアニン骨格との結合位置を示す。)
    前記一般式(2)で表される1価の基の少なくとも1つは、下記化学式(2-21)で表される1価の基である。
    Figure 0007506013000034
    (*は、フタロシアニン骨格との結合位置を示す。)]
  2. 又はX 、X 又はX 、X 10 又はX 11 、及び、X 14 又はX 15 に、前記一般式(2)で表される1価の基を合計4つ有する、請求項1に記載のハロゲン化フタロシアニン色材。
  3. 前記一般式(2)で表される1価の基の少なくとも2つは、前記化学式(2-21)で表される1価の基である、請求項1又は2に記載のハロゲン化フタロシアニン色材。
  4. 請求項1~3のいずれか1項に記載のハロゲン化フタロシアニン色材と、溶剤とを含有する、色材液。
  5. 黄色色材をさらに含有する、請求項4に記載の色材液。
  6. 前記黄色色材が、キノフタロン系色材である、請求項5に記載の色材液。
  7. 前記ハロゲン化フタロシアニン色材とは異なる緑色色材をさらに含有する、請求項4に記載の色材液。
  8. 前記ハロゲン化フタロシアニン色材とは異なる緑色色材が、フタロシアニン緑色顔料である、請求項7に記載の色材液。
  9. 前記ハロゲン化フタロシアニン色材とは異なる緑色色材が、C.I.ピグメントグリーン58、59、62、及び63からなる群から選択される少なくとも1種である、請求項7又は8に記載の色材液。
  10. 請求項1~3のいずれか1項に記載のハロゲン化フタロシアニン色材と、ポリマーと、重合性化合物と、開始剤と、溶剤とを含有する、着色硬化性組成物。
  11. 黄色色材をさらに含有する、請求項10に記載の着色硬化性組成物。
  12. 前記黄色色材が、キノフタロン系色材である、請求項11に記載の着色硬化性組成物。
  13. 前記ハロゲン化フタロシアニン色材とは異なる緑色色材をさらに含有する、請求項10に記載の着色硬化性組成物。
  14. 前記ハロゲン化フタロシアニン色材とは異なる緑色色材が、フタロシアニン緑色顔料である、請求項13に記載の着色硬化性組成物。
  15. 前記ハロゲン化フタロシアニン色材とは異なる緑色色材が、C.I.ピグメントグリーン58、59、62、及び63からなる群から選択される少なくとも1種である、請求項13又は14に記載の着色硬化性組成物。
  16. 基板と、当該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つが請求項10~15のいずれか1項に記載の着色硬化性組成物の硬化物である、カラーフィルタ。
  17. 前記請求項16に記載のカラーフィルタを有する、表示装置。
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