JPWO2019065185A1 - 着色樹脂組成物、硬化物、カラーフィルタ、及び表示装置 - Google Patents
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Abstract
Description
前記色材(D)が、下記一般式(1)で表されるナフトール系アゾ顔料(D1)を含むことを特徴とする。
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)アクリロイルとは、アクリロイル及びメタクリロイルの各々を表し、(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。
本発明に係る着色樹脂組成物は、ポリマー(A)と、重合性化合物(B)と、重合開始剤(C)と、色材(D)と、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)とを含み、
前記色材(D)が、下記一般式(1)で表されるナフトール系アゾ顔料(D1)を含むことを特徴とする。
本発明に係る着色樹脂組成物が、上記のような効果を発揮する作用としては、以下のように推定される。
本発明に係る着色樹脂組成物が含有する色材(D)は、前記一般式(1)で表されるナフトール系アゾ顔料(D1)を含むため、熱により結晶化しやすく、着色層に含有させると、着色層形成の際における加熱処理(ポストベーク)時に色材由来の化合物が析出してしまい、その結果、輝度やコントラストの低下が生じる等、光学特性が低下したり、また、外観検査において、ムラ異常として検出されてしまい、最終的なカラーフィルタ製品の歩留まり低下を引き起こす等の問題があった。色材由来の化合物の析出を抑制するためには、色素誘導体の添加が効果的であるが、色材由来の化合物の析出を十分抑制するために色素誘導体の添加量を増やすと、光学特性の低下を招くため、光学特性を損なうことなく、色材由来の化合物の析出を抑制することは困難であった。
それに対し、本発明に係る着色樹脂組成物は、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)を含有することにより、着色層を形成する際に行われる加熱処理(ポストベーク)により生じる色材由来の化合物の析出が抑制される。前記化合物(E)が有するフルオロカーボン基は、熱を加えると塗膜表面に移動する傾向があるので、前記化合物(E)は、加熱処理時に塗膜の表面方向に移動すると考えられる。一方で、前記化合物(E)が有する架橋環式脂肪族基は嵩高いので、色材由来の化合物が表面付近に到達しても、塗膜の表面付近に存在する架橋環式脂肪族基が色材由来の化合物をブロックすることによって色材由来の化合物の析出が抑制されると考えられる。また、塗膜の表面付近では、色材の結晶成長自体も抑制されると推定される。さらに、塗膜中において色材由来の化合物は膜強度が弱い箇所に集まりやすいが、塗膜の表面付近に存在する嵩高い架橋環式脂肪族基により、塗膜の表面付近では膜強度の低下が抑制され、色材由来の化合物が集まることも抑制される。これにより、着色層において色材由来の化合物の析出を抑制できると推察される。また、着色層において色材由来の化合物が析出すると、着色層の輝度及びコントラストの低下を招くが、本発明に係る着色組成物を用いて形成される着色層は、色材由来の化合物の抑制されたものであるため、輝度及びコントラストの低下も抑制される。
また、本発明に係る着色樹脂組成物を用いて形成される着色層は、色材由来の化合物の析出が抑制されることにより、着色層の表面が荒れることを抑制することができるため、生産性が高く、表面粗度が低い着色層を形成することができ、着色層のレベリング性も向上させることができる。
前記バインダー成分としては、従来公知のカラーフィルタ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(A)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(B)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(C)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。
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(A)としてアルカリ可溶性樹脂と、重合性化合物(B)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(C)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(A)としてアルカリ可溶性樹脂と、重合性化合物(B)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(C)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。
本発明に係る着色樹脂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(A)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。
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。
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。
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。
また、下記化学式(1)に示す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。
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。
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。
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。
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。
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。
着色樹脂組成物中のポリマーの含有量は、特に限定はされないが、着色樹脂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。
重合性化合物は、後述する重合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、後述する光重合開始剤により重合可能な光重合性化合物が好ましい。光重合性化合物としては、分子内にエチレン性不飽和基を有する化合物を用いることができる。光重合性化合物としては、中でも、分子内にエチレン性不飽和基を2個以上有する化合物が好ましく、特に、分子内に(メタ)アクリロイル基を2つ以上有する多官能(メタ)アクリレートが好ましい。
重合開始剤としては、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。重合開始剤としては、例えば、熱重合開始剤や光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。
本発明に係る着色樹脂組成物は、色材(D)として、少なくとも下記一般式(1)で表されるナフトール系アゾ顔料(D1)を含み、本発明の効果を損なわない範囲において、更に他の色材を含有していてもよい。
R2及びR3としては、中でも、耐熱性の点から、置換基を有していてもよいアリール基であることが好ましい。
R2及びR3におけるアリール基としては、例えば、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、トリル基、キシリル基等が挙げられる。また、アリール基の炭素原子数は、6以上24以下が好ましく、更に6以上12以下が好ましい。R2及びR3におけるアリール基としては、中でも、耐熱性の点からフェニル基が好ましい。
R2及びR3におけるアリール基が有していてもよい置換基としては、例えば、炭素原子数1以上4以下の直鎖状又は分岐状のアルキル基、炭素原子数1以上4以下のアルコキシ基、フッ素原子、塩素原子、臭素原子等のハロゲン原子、カルバモイル基、スルホ基、スルホン酸塩、ニトロ基、シアノ基等を挙げることができる。
前記一般式(2)中のR4における炭素数1以上3以下のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基及びイソプロピル基が挙げられ、中でも、分散安定性の点から、メチル基が好ましい。
前記一般式(2)中のR4における炭素数1以上3以下のアルコキシ基としては、例えば、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基及びイソプロポキシ基が挙げられ、中でも、分散安定性の点から、メトキシ基が好ましい。
前記一般式(2)中のR5におけるスルホン酸塩としては、例えば、スルホ基のアルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩等が挙げられ、中でも、スルホ基のアルカリ金属塩が好ましく、具体的には、スルホン酸ナトリウム基等を好ましく用いることができる。
中でも、前記化学式(D1−1)で表されるナフトール系アゾ顔料は、分散安定性と光学特性の点から好ましい。
前記別の色材としては、着色層を形成した際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、種々の有機顔料、無機顔料、分散可能な染料を、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。
分散可能な染料としては、従来公知の染料の中から適宜選択することができる。このような染料としては、例えば、アゾ染料、金属錯塩アゾ染料、アントラキノン染料、トリフェニルメタン染料、キサンテン染料、シアニン染料、ナフトキノン染料、キノンイミン染料、メチン染料、フタロシアニン染料などを挙げることができる。
なお、目安として、10gの溶剤(又は混合溶剤)に対して染料の溶解量が10mg以下であれば、当該溶剤(又は混合溶剤)において、当該染料が分散可能であると判定することができる。
また、着色樹脂組成物中の色材成分の合計含有量を抑えることができることから、バインダー成分の含有量を相対的に増加させることができるため、製版性が向上し、基板との密着性をより高めた着色層を形成することが可能となる。
一般式(4)中のアルキルアミノ基におけるアルキル基としては、炭素数1以上6以下であることが好ましい。前記アルキル基は、例えばF、Cl、Brなどのハロゲン、−OH、−CN、−NH2、及び炭素数1以上6以下のアルコキシ基の少なくとも一種で置換されていてもよい。
一般式(4)中のアリールアミノ基におけるアリール基としては、フェニル基、ナフチル基が挙げられ、これらのアリール基は、例えばF、Cl、Brなどのハロゲン、−OH、炭素数1以上6以下のアルキル基、炭素数1以上6以下のアルコキシ基、−NH2、−NO2及びCNなどで置換されていてもよい。
前記一般式(4)において、2つのRaは、中でも色相の点から、両方とも−OHである場合、両方とも−NH−CNである場合、又は、1つが−OHで1つが−NH−CNである場合が更に好ましく、両方とも−OHである場合がより更に好ましい。
更に、Niと、更に、Cd,Co,Al,Cr,Sn,Pb,Zn,Fe,Cu及びMnからなる群から選択される少なくとも1種の金属とを含むことが好ましく、より更に、Niと、更に、Zn,Cu,Al及びFeからなる群から選択される少なくとも1種の金属とを含むことが好ましい。中でも特に、前記少なくとも2種の金属としては、NiとZnであるか、又は、NiとCuであることが好ましい。
中でも、赤味の色相の点から、前記黄色色材(D3)においては、Niと、更に、Cd,Co,Al,Cr,Sn,Pb,Zn,Fe,Cu及びMnからなる群から選択される少なくとも1種の金属との含有割合は、Ni:その他の前記少なくとも1種金属が97:3〜10:90のモル比で含むことが好ましく、更に、90:10〜10:90のモル比で含むことが好ましい。
中でも、赤味の色相の点から、NiとZnとをNi:Znが90:10〜10:90のモル比で含むことが好ましく、80:20〜20:80のモル比で含むことが更に好ましい。
或いは、赤味の色相の点から、NiとCuとをNi:Cuが97:3〜10:90のモル比で含むことが好ましく、96:4〜20:80のモル比で含むことが更に好ましい。
前記黄色色材(D3)が赤味の色相の場合、前記P/V比を抑えても、高色濃度の赤の色度領域に含まれる赤色画素を作製し易い。
また、前記黄色色材(D3)には、更に、水溶性ポリマー、例えばエチレン−プロピレンオキシド−ブロックポリマー、ポリビニルアルコール、ポリ(メタ)アクリル酸、例えばカルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、メチル−及びエチルヒドロキシエチルセルロースのような変性セルロース等が含まれていても良い。
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、着色樹脂組成物に用いられている溶剤で、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。ここでの平均分布粒径は、体積平均粒径である。
本発明に用いられる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(以下、この化合物を「析出抑制化合物」と称する)は、分子内にフルオロカーボン基及び架橋環式脂肪族基をそれぞれ1つ以上有する化合物である。本発明の着色樹脂組成物は、前記析出抑制化合物を含むことにより、形成される着色層において、色材由来の化合物の析出を抑制することができる。なお、化合物が、フルオロカーボン基及び架橋環式脂肪族基を有することは、核磁気共鳴装置を用いて測定した1H−及び13C−NMRスペクトルから確認することができる。
前記一般式(7)中のA1における架橋環式脂肪族基としては、前述した架橋環式脂肪族基を用いることができる。
前記析出抑制化合物としては、前記一般式(6)で表される構成単位と、前記一般式(7)で表される構成単位と、下記一般式(8)で表される構成単位とを含む共重合体を好ましく用いることができる。
前記一般式(8)中のA2におけるアリール基としては、例えば、フェニル基、ビフェニル基、ナフチル基、トリル基、キシリル基等が挙げられる。前記アリール基の炭素原子数は、6以上24以下が好ましく、更に6以上12以下が好ましい。
また、前記一般式(8)中のA2におけるアリール基及びピリジニル基が有していてもよい置換基としては、例えば、炭素原子数1以上4以下の直鎖状又は分岐状のアルキル基及びアルケニル基、シクロアルキル基、ニトロ基、ハロゲン原子等を挙げることができる。
前記一般式(9)中のA3が有していてもよい置換基としては、例えば、水酸基、アシル基、ニトロ基、アミノ基、カルボキシ基、ハロゲン原子、炭素数1以上4以下のアルコキシ基等を挙げることができる。
チオール化合物は、架橋剤として機能するものであり、分子内にチオール基を1つ以上有する化合物である。本発明に係る着色樹脂組成物中にチオール化合物を含ませることにより、着色層の表面を緻密化することができ、色材由来の化合物の析出をより抑制することができる。
本発明に係る着色樹脂組成物は、色材の分散性及び分散安定性を向上させる観点から、分散剤を更に含むことが好ましい。
本発明に用いられる分散剤としては、特に限定されないが、色材への吸着性能が向上し、色材の分散性及び分散安定性を向上させる観点から、下記一般式(11)で表される構成単位を有する重合体を用いることが好ましい。下記一般式(11)で表される構成単位は塩基性を有し、色材に対する吸着部位として機能する。
一般式(13)において、R18、R19、及びR20はそれぞれ独立に、水素原子、酸性基又はそのエステル基、置換基を有してもよい炭素数1以上20以下の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、置換基を有してもよいビニル基、置換基を有してもよいフェニル基又はベンジル基、或いは−O−R”表し、R”は、置換基を有してもよい炭素数1以上20以下の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、置換基を有してもよいビニル基、置換基を有してもよいフェニル基又はベンジル基、或いは炭素数1以上4以下のアルキレン基を介した(メタ)アクリロイル基を表し、Qは、塩素原子、臭素原子、又はヨウ素原子を表す。
一般式(14)において、R21及びR22はそれぞれ独立に、水素原子、水酸基、炭素数1以上20以下の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、ビニル基、置換基を有してもよいフェニル基又はベンジル基、或いは−O−R’を表し、R’は、炭素数1以上20以下の直鎖状、分岐状又は環状のアルキル基、ビニル基、置換基を有してもよいフェニル基又はベンジル基、或いは炭素数1以上4以下のアルキレン基を介した(メタ)アクリロイル基を表す。但し、R21及びR22の少なくとも一つは炭素原子を含む。)
上記炭化水素基は、置換基を有していてもよい。
xは1以上18以下の整数、yは1以上5以下の整数、zは1以上18以下の整数を示す。)
上記炭素原子数1以上18以下のアルキル基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれであってもよく、例えば、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、2−エチルヘキシル基、2−エトキシエチル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基、ボルニル基、イソボルニル基、ジシクロペンタニル基、ジシクロペンテニル基、アダマンチル基、低級アルキル基置換アダマンチル基などを挙げることができる。
上記炭素原子数2以上18以下のアルケニル基は、直鎖状、分岐状、環状のいずれであってもよい。このようなアルケニル基としては、例えばビニル基、アリル基、プロペニル基などを挙げることができる。アルケニル基の二重結合の位置には限定はないが、得られたポリマーの反応性の点からは、アルケニル基の末端に二重結合があることが好ましい。
アルキル基やアルケニル基等の脂肪族炭化水素の置換基としては、ニトロ基、ハロゲン原子などを挙げることができる。
また、アラルキル基としては、ベンジル基、フェネチル基、ナフチルメチル基、ビフェニルメチル基等が挙げられ、更に置換基を有していてもよい。アラルキル基の炭素原子数は、7以上20以下が好ましく、更に7以上14以下が好ましい。
アリール基やアラルキル基等の芳香環の置換基としては、炭素原子数1以上4以下の直鎖状、分岐状のアルキル基の他、アルケニル基、ニトロ基、ハロゲン原子などを挙げることができる。
なお、上記好ましい炭素原子数には、置換基の炭素原子数は含まれない。
R28は水素原子又は炭素原子数1以上5以下のアルキル基であって、当該アルキル基は、直鎖状、分岐状、又は環状のいずれであってもよい。
また、上記一般式(15)で表される構成単位中のR24は、互いに同一であってもよいし、異なるものであってもよい。
本発明における溶剤親和性のブロック部のガラス転移温度(Tg)は下記式で計算することができる。また同様に色材親和性ブロック部及びブロック共重合体のガラス転移温度も計算することが出来る。
1/Tg=Σ(Xi/Tgi)
ここでは、溶剤親和性のブロック部はi=1からnまでのn個のモノマー成分が共重合しているとする。Xiはi番目のモノマーの重量分率(ΣXi=1)、Tgiはi番目のモノマーの単独重合体のガラス転移温度(絶対温度)である。ただしΣはi=1からnまでの和をとる。なお、各モノマーの単独重合体ガラス転移温度の値(Tgi)は、Polymer Handbook(3rd Edition)(J.Brandrup, E.H.Immergut著(Wiley−Interscience、1989))の値を採用することができる。
本発明における分散剤のガラス転移温度は、JIS K7121に準拠し、示差走査熱量測定(DSC)により測定することにより求めることができる。
本発明に係る着色樹脂組成物は、溶剤を更に含んでいてもよい。溶剤としては、着色樹脂組成物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。
本発明に係る着色樹脂組成物には、本発明の効果が損なわれない限り、必要に応じて、その他の成分を更に配合してもよい。その他の成分としては、例えば、分散助剤を用いることができる。
本発明に係る着色樹脂組成物は、例えば、以下のようにして製造することができる。まず、色材分散液または色材溶液を調製する。色材分散液は、色材、分散剤、溶剤を少なくとも含むものである。色材溶液は、色材、溶剤を少なくとも含むものである。色材分散液または色材溶液は、ポリマー、チオール化合物等をさらに含んでいてもよい。
本発明に係る硬化物は、前記本発明に係る着色樹脂組成物の硬化物である。
本発明に係る硬化物は、カラーフィルタの着色層として好適に用いられるものであり、前記本発明に係る着色樹脂組成物の硬化物であるため、色材由来の化合物の析出が抑制され、輝度及びコントラストの低下が抑制されたものである。
本発明に係る硬化物は、例えば、前記本発明に係る着色樹脂組成物が、光重合性化合物を含む感光性着色樹脂組成物の場合は、該感光性着色樹脂組成物の塗膜を形成し、該塗膜を乾燥させたのち、露光、及び必要に応じて現像することにより得ることができる。塗膜の形成、露光、及び現像の方法としては、例えば、後述する本発明に係るカラーフィルタが備える着色層の形成において用いられる方法と同様の方法とすることができる。
また、前記本発明に係る着色樹脂組成物が、熱重合性化合物を含む熱硬化性着色樹脂組成物の場合は、該熱硬化性着色樹脂組成物の塗膜を形成し、該塗膜を乾燥させたのち、加熱することにより得ることができる。
なお、算術平均粗さRaは、原子間力顕微鏡を用いて測定することができる。
本発明に係るカラーフィルタは、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、前記本発明に係る着色樹脂組成物の硬化物である。
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、前記本発明に係る着色樹脂組成物の硬化物、すなわち前記着色樹脂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、1μm以上5μm以下の範囲であることが好ましい。
まず、前述した本発明の着色樹脂組成物を、スプレーコート法、ディップコート法、バーコート法、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。
基板としては、後述する透明基板やシリコン基板、前記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。
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以上1mm以下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、さらには配向膜や配向突起、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。
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。
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。
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。
トルエン573質量部に、2,3−ヒドロキシナフトエ酸90質量部、およびN,N−ジメチルホルムアミド1.2質量部を加え、85℃に加熱後、塩化チオニル556.3質量部を15分間で滴下した。滴下終了後、1時間還流した。別途調製した下記化合物(A)62.8質量部とトルエン264質量部を85℃に加熱した溶液に、上記反応溶液を30分間かけて滴下し、2時間加熱還流した。この反応液を95℃に冷却後、28%アンモニア水溶液8.0質量部および水20質量部を加え、95〜100℃にて15分間攪拌後、トルエンおよび未反応の2-メチル-5-ニトロアニリンを水蒸気蒸留により除去した。析出した反応物をろ取し、熱湯で洗浄後、乾燥して下記化合物(B)を134質量部(収率:95.8質量%)得た。
氷酢酸252.2質量部に下記化合物(C)32質量部を加えた後、35%塩酸39.1質量部を加え、−2〜0℃になるよう冷却した。この溶液に25%亜硝酸ナトリウム水溶液42.2質量部を加えた後、0〜5℃に保持しながら、30分間攪拌した。別途調製した前記の方法で得た化合物(B)44.6質量部と、25%水酸化ナトリウム溶液67.1質量部、水772質量部、イソプロピルアルコール680質量部からなる混合溶液に、この反応溶液を15分間で滴下した。滴下終了後、室温で30分間攪拌した後、さらに、80℃に保持しながら攪拌し、析出した反応物をろ取し、熱湯およびメタノールで洗浄後、乾燥してナフトール系アゾ顔料D1−1を79.9質量部(収率:98%)得た。得られたナフトール系アゾ顔料D1−1は、TOF−MSによる質量分析の結果、前記化学式(D1−1)で表されるナフトール系アゾ顔料であることを同定した。
550質量部の蒸留水の中に、23.1質量部のジアゾバルビツール酸及び19.2質量部のバルビツール酸を導入した。次いで、水酸化カリウム水溶液を用いてアゾバルビツール酸(0.3モル)となるように調整し、750質量部の蒸留水と混合した。5質量部の30%の塩酸を滴下により添加した。その後、38.7質量部のメラミンを導入した。次いで、0.60モルの塩化ニッケル溶液を添加し、80℃の温度で8時間撹拌した。濾過により顔料を単離し、洗浄し、120℃で乾燥させ、乳鉢で磨砕し、Azo誘導体1を得た。
製造例2において、0.60モルの塩化ニッケル溶液の代わりに、0.3モルの塩化ニッケル溶液と0.3モルの塩化亜鉛溶液を用いた以外は、製造例2と同様にして、Azo誘導体2(Ni:Zn=50:50(モル比)のazo顔料)を得た。
500mlの4口セパラブルフラスコを減圧して乾燥後、Ar(アルゴン)置換した。Arを流しながら、脱水テトラヒドロフラン(THF)100質量部、メチルトリメチルシリルジメチルケテンアセタール2.0質量部、テトラブチルアンモニウム−3−クロロベンゾエート(TBACB)の1Mアセトニトリル溶液0.15ml、メシチレン0.2質量部を加えた。そこに滴下ロートを用いて、2−(パーフルオロヘキシル)エチルメタクリレート(FOEMA)34.57質量部を45分かけて滴下した。反応が進むと発熱するため、氷冷することにより、温度を40℃未満に保った。1時間後、1−アダマンチルメタクリレート(1−ADMA)17.62質量部を15分かけて滴下した。1時間反応させた後、メタノール5質量部を加えて反応を停止させた。溶剤を減圧除去して、ブロック共重合体である析出抑制化合物Iを得た。GPC測定(NMP LiBr10mM)により求めた析出抑制化合物Iの重量平均分子量は4,600であった。
合成例1において、1−アダマンチルメタクリレートの代わりにジシクロペンタニルメタクリレート(DCPMA)(日立化成社製FA−513M)を用いたこと以外は合成例1と同様にして、析出抑制化合物IIを得た。GPC測定(NMP LiBr10mM)により求めた析出抑制化合物IIの重量平均分子量は4,500であった。
500mlの4口セパラブルフラスコを減圧して乾燥後、Ar(アルゴン)置換した。Arを流しながら、脱水THF100質量部、メチルトリメチルシリルジメチルケテンアセタール2.0質量部、テトラブチルアンモニウム−3−クロロベンゾエート(TBACB)の1Mアセトニトリル溶液0.15ml、メシチレン0.2質量部を加えた。そこに滴下ロートを用いて、メチルメタクリレート(MMA)36.7質量部を45分かけて滴下した。反応が進むと発熱するため、氷冷することにより、温度を40℃未満に保った。1時間後、ジメチルアミノエチルメタクリレート(DMMA)13.3質量部を15分かけて滴下した。1時間反応させた後、メタノール5質量部を加えて反応を停止させた。溶剤を減圧除去して、ブロック共重合体を得た。GPC測定(NMP LiBr10mM)により求めた重量平均分子量は7,600、アミン価は95mgKOH/gであった。
100mL丸底フラスコ中で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)29.35質量部に、上記で得られたブロック共重合体を29.35質量部溶解し、フェニルホスホン酸(PPA、東京化成製)3.17質量部(ブロック共重合体のDMMAユニット1モルに対し、0.20モル)加え、反応温度30℃で20時間攪拌することにより、塩型ブロック共重合体(分散剤I)溶液を得た。塩形成後のアミン価は具体的には、以下のように算出した。
NMR試料管に上記塩型ブロック共重合体(再沈殿後の固形物)を9質量部、クロロホルム−D1NMR用を91質量部で混合した溶液を1質量部入れ、13C−NMRスペクトルを核磁気共鳴装置(日本電子製、FT NMR、JNM−AL400)を用い、室温、積算回数10000回の条件にて測定した。得られたスペクトルデータのうち、末端の窒素部位(アミノ基)において、塩形成されていない窒素原子に隣接する炭素原子ピークと、塩形成されている窒素原子に隣接する炭素原子ピークの積分値の比率より、アミノ基総数に対する塩形成されているアミノ基数の比率を算出し、各フェニルホスホン酸の1つの酸性基がブロック共重合体のDMMAの末端の窒素部位と塩形成していることを確認した。
塩形成前のアミン価95mgKOH/gから、DMMAユニットの0.02モル分のアミン価(19mgKOH/g)を差し引いて、塩形成後のアミン価を76mgKOH/gと算出した。
ベンジルメタクリレート(BzMA)40質量部、メチルメタクリレート(MMA)15質量部、メタクリル酸(MAA)25質量部、及び2,2'−アゾビスイソブチロニトリル(AIBN)3質量部の混合液を、PGMEA150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、グリシジルメタクリレート(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、GMAのエポキシ基との反応を行った。反応中は、GMA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I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った。アルカリ可溶性樹脂I溶液は、固形分が40質量%、酸価が74mgKOH/gであり、アルカリ可溶性樹脂Iの重量平均分子量は12,000であった。
(1)色材分散液R1の製造
分散剤として、合成例3で得られた分散剤I溶液を8.8質量部、色材として、ナフトール系アゾ顔料(C.I.ピグメントレッド269、商品名:ビグメント カーミン3810、山陽色素製)を12.0質量部、合成例4で得られたアルカリ可溶性樹脂I溶液を11.3質量部、PGMEAを67.6質量部、粒径2.0mmジルコニアビーズを100質量部、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(浅田鉄工社製)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、色材分散液R1を得た。
上記(1)で得られた色材分散液R1を59.40質量部、合成例4で得られたアルカリ可溶性樹脂I溶液を4.83質量部、光重合性化合物(商品名「アロニックスM−520D」、東亞合成社製)を5.82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社製)を0.86質量部、1−プロパノン,3−シクロペンチル−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)(オキシムエステル系光重合開始剤、商品名「TR−PBG−304」常州強力電子新材料社製)を0.58質量部、析出抑制化合物Iを0.02質量部、PGMEAを9.10質量部加え、感光性を有する着色樹脂組成物R1を得た。
上記(2)で得られた着色樹脂組成物R1を、厚み0.7mmで100mm×100mmのガラス基板(商品名「NA35」、NHテクノグラス社製)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/cm2の紫外線を照射し、更に230℃のクリーンオーブンで30分間加熱することにより、硬化後の膜厚が2.2μmとなるように膜厚を調整して着色層を形成した。
(1)色材分散液R2〜R7の製造
実施例2〜4においては、実施例1の上記(1)色材分散液R1の製造において、色材として、C.I.ピグメントレッド269 12.0質量部に代えて、C.I.ピグメントレッド269を6質量部と、表1に示すジケトピロロピロール系顔料を6質量部用いた以外は、実施例1の上記(1)と同様にして、色材分散液R2〜R4を得た。
実施例5、6においては、実施例1の上記(1)色材分散液R1の製造において、色材として、C.I.ピグメントレッド269を6質量部と、前記化学式(2)で表されるジケトピロロピロール系顔料(BrDPP、商品名「Irgaphor RED S 3621CF」、BASF社製)を5質量部と、表1に示す黄色色材を1質量部用いた以外は、実施例1の上記(1)と同様にして、色材分散液R5、R6を得た。
実施例7においては、実施例1の上記(1)色材分散液R1の製造において、色材として、C.I.ピグメントレッド269 12.0質量部に代えて、製造例1で得られたナフトール系アゾ顔料D1−1を6質量部と、前記化学式(2)で表されるジケトピロロピロール系顔料(BrDPP)を6質量部用いた以外は、実施例1の上記(1)と同様にして、色材分散液R7を得た。
実施例1の上記(2)着色樹脂組成物R1の製造において、色材分散液R1に代えて、上記で得られた色材分散液R2〜R7を用いた以外は、実施例1の上記(2)と同様にして、着色樹脂組成物R2〜R7を得た。
実施例1の上記(3)着色層の形成において、着色樹脂組成物R1に代えて、着色樹脂組成物R2〜R7を用いた以外は、実施例1の上記(3)と同様にして、着色層を形成した。
実施例1〜5における着色樹脂組成物R1〜R5の製造において、析出抑制化合物Iを添加しなかったこと以外は、実施例1〜5における着色樹脂組成物R1〜R5の製造と同様にして、着色樹脂組成物RC1〜RC5を得た。
また、実施例1〜5における着色層の形成において、着色樹脂組成物R1〜R5に代えて、着色樹脂組成物RC1〜RC5を用いた以外は、実施例1〜5と同様にして、着色層を形成した。
実施例7における着色樹脂組成物R7の製造において、析出抑制化合物Iを添加しなかったこと以外は、実施例7における着色樹脂組成物R7の製造と同様にして、着色樹脂組成物RC6を得た。
また、実施例7における着色層の形成において、着色樹脂組成物R7に代えて、着色樹脂組成物RC6を用いた以外は、実施例7と同様にして、着色層を形成した。
実施例1における着色樹脂組成物R1の製造において、析出抑制化合物Iに代えて、表1に示す析出抑制化合物又は比較化合物を用いた以外は、実施例1における着色樹脂組成物R1の製造と同様にして、着色樹脂組成物R8、R9、RC7を得た。
また、実施例1における着色層の形成において、着色樹脂組成物R1に代えて、着色樹脂組成物R8、R9、RC7を用いた以外は、実施例1と同様にして、着色層を形成した。
実施例2における着色樹脂組成物R2の製造において、析出抑制化合物Iを用いずに、下記色素誘導体Iを0.65質量部用いた以外は、実施例2における着色樹脂組成物R2の製造と同様にして、着色樹脂組成物RC8を得た。
また、実施例2における着色層の形成において、着色樹脂組成物R2に代えて、着色樹脂組成物RC8を用いた以外は、実施例2と同様にして、着色層を形成した。
(色素誘導体Iの合成)
三酸化硫黄の含有率が11質量%の発煙硫酸374.76質量部を10℃に冷却しながら攪拌し、C.I.ピグメントイエロー138(商品名:パリオトールイエローK0961HD、BASF製)を74.96質量部加えた。次いで、90℃で6時間攪拌した。得られた反応液を氷水1600質量部中に加え、15分間攪拌した後、沈殿をろ過した。
得られたウェットケーキを、800質量部の脱塩水で3回洗浄した。洗浄後のウェットケーキを、80℃で真空乾燥し、下記化学式(3)で表される黄色色素スルホン化誘導体である色素誘導体Iを得た。得られた色素誘導体Iについて、TOF−MSにより分子量を測定し、合成目的物であることを確認した。
実施例2における色材分散液R2の製造において、C.I.ピグメントレッド269に代えて、アントラキノン系顔料(C.I.ピグメントレッド177、商品名:クロモファインレッド6121EC、大日精化製)を用いた以外は、実施例2における色材分散液R2の製造と同様にして、色材分散液RC9を得た。なお、C.I.ピグメントレッド177の添加量は、オリンパス(株)社製「顕微分光測定装置OSP−SP200」を用いて測定される着色層の色度(x、y)が実施例2と同じになるように調整し、6質量部とした。
また、色材分散液R2に代えて、色材分散液RC9を用いた以外は、実施例2における着色樹脂組成物R2の製造と同様にして着色樹脂組成物RC9を得た。さらに、着色樹脂組成物R2に代えて、着色樹脂組成物RC9を用いた以外は、実施例2と同様にして、着色層を形成した。
比較例2における色材分散液RC2の製造において、C.I.ピグメントレッド269に代えて、アントラキノン系顔料(C.I.ピグメントレッド177、商品名:クロモファインレッド6121EC、大日精化製)を用いた以外は、比較例2における色材分散液RC2の製造と同様にして、色材分散液RC10を得た。なお、C.I.ピグメントレッド177の添加量は、オリンパス(株)社製「顕微分光測定装置OSP−SP200」を用いて測定される着色層の色度(x、y)が比較例2と同じになるように調整し、6質量部とした。
また、色材分散液RC2に代えて、色材分散液RC10を用いた以外は、比較例2における着色樹脂組成物RC2の製造と同様にして着色樹脂組成物RC10を得た。さらに、着色樹脂組成物RC2に代えて、着色樹脂組成物RC10を用いた以外は、比較例2と同様にして、着色層を形成した。
実施例1、2における着色樹脂組成物R1、R2の製造において、更にチオール化合物としてカレンズMTPE1(昭和電工製)を0.2質量部加えた以外は、実施例1、2における着色樹脂組成物R1、R2の製造と同様にして、着色樹脂組成物R10、R11を得た。
また、実施例1、2における着色層の形成において、着色樹脂組成物R1、R2に代えて、着色樹脂組成物R10、R11を用いた以外は、実施例1、2と同様にして着色層を形成した。
各実施例及び各比較例で形成した着色層のコントラスト及び輝度(Y)を測定した。なお、コントラストは壺坂電気(株)社製「コントラスト測定装置CT−1B」を用い、輝度はオリンパス(株)社製「顕微分光測定装置OSP−SP200」を用いて測定した。
コントラストを下記評価基準により評価した。測定結果を表1〜3に示す。
(コントラスト評価基準)
A:目標値に対して90%以上
B:目標値に対して80%以上、90%未満
C:目標値に対して80%未満
また、輝度(Y)の測定結果を表1〜3に示す。
各実施例及び各比較例で作製した着色樹脂組成物を塗液として、これをスピンコート法によりポストベーク後の膜厚が2.2μmになるようにガラス基板に塗布し、減圧乾燥後、ホットプレートで80℃、3分間加熱し乾燥させて塗膜を形成した。次いで、塗膜側から高圧水銀灯にて紫外光を60mJ/m2照射することにより露光した。その後、温度23℃、KOH濃度0.05%の現像液で60秒間現像し、さらにオーブンで230℃、30分間加熱し、ポストベークを行って、着色層を形成した。このときの着色層の表面を光学顕微鏡(製品名「MX61L」、OLYMPUS社製)で色材由来の化合物の析出の有無を確認し、下記評価基準により評価した。評価結果を表1〜3に示す。
A:色材由来の化合物の析出が確認されない、又はわずかに確認されたものの、実用上は問題のないレベルであった。
B:着色層の表面の一部に色材由来の化合物の析出が確認され、実用上問題のあるレベルであった。
C:着色層の表面全体に色材由来の化合物の析出が確認された。
実施例1、2、7、10、11では、上記析出評価を行った着色層の表面について、原子間力顕微鏡(製品名「AS−7B−M」、TAKANO社製)を用い、JIS B 0601に準拠した算術平均粗さRaを測定した。測定結果を表3、4に示す。
実施例2で得られた色材分散液R2と、実施例7で得られた色材分散液R7について、調製直後と、25℃で2週間保存後の粘度を測定し、保存前後の粘度から粘度変化率を算出し、下記評価基準により分散安定性を評価した。評価結果を表4に示す。なお、粘度測定には振動式粘度計を用いて、25.0±0.5℃における粘度を測定した。
(分散安定性評価基準)
A:保存前後の粘度の変化率が10%未満
B:保存前後の粘度の変化率が10%以上15%未満
C:保存前後の粘度の変化率が15%以上25%未満
D:保存前後の粘度の変化率が25%以上
ただし、色材分散液の溶剤を含めた合計質量に対して、色材を12質量%としたときの値である。
評価結果がCでも色材分散液は実用上使用できるが、評価結果がBであれば色材分散液はより良好であり、評価結果がAであれば色材分散液は、分散安定性に優れている。
前記実施例2の着色組成物R2の製造及び前記実施例7の着色組成物R7の製造において、それぞれ調製直後の色材分散液R2、R7に代えて、当該色材分散液R2、R7を25℃で2週間保存した後の色材分散液R2’、R7’を用いた以外は、前記実施例2、7と同様にして、着色樹脂組成物R2’、R7’を製造した。さらに、着色樹脂組成物R2、R7に代えて、得られた着色樹脂組成物R2’、R7’を用いた以外は、前記実施例2、7と同様にして着色層を形成した。
また、着色樹脂組成物R2’、R7’を用い、前記析出評価と同様にして着色層を形成し、前記表面粗度測定と同様にして算術平均粗さRaを測定した。測定結果を表4に示す。
・PR269:C.I.ピグメントレッド269(商品名:ビグメント カーミン3810、山陽色素製)
・Br−DPP:前記化学式(2)で表される臭素化ジケトピロロピロール系顔料、商品名「Irgaphor RED S 3621CF」、BASF社製
・PR254:C.I.ピグメントレッド254(商品名:Hostaperm Red D2B−COF LV3781、CLARIANT製)
・PR264:C.I.ピグメントレッド264(商品名:SR6T、CINIC製)
・PR177:C.I.ピグメントレッド177(商品名:クロモファインレッド6121EC、大日精化製)
・析出抑制化合物III:メガファックF575(フルオロカーボン基及び架橋環式脂肪族基含有化合物、DIC社製)
・比較化合物IV:メガファックF444(パーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物、DIC社製)
・チオール化合物:カレンズMTPE1(昭和電工製)
前記一般式(1)で表されるナフトール系アゾ顔料と、析出抑制化合物とを組み合わせて用いた実施例1〜11の着色樹脂組成物では、色材由来の化合物の析出が抑制され、輝度及びコントラストの低下が抑制された着色層を形成することができた。
一方で、表1に示す比較例1〜6では、析出抑制化合物を用いなかったため、色材由来の化合物が析出し、同じ種類の色材を用いた実施例に比べて輝度及びコントラストが低下していた。
また、比較例1と比較例2〜4との対比により、色材がジケトピロロピロール系顔料を更に含有している場合は、色材由来の化合物がより析出しやすいことが明らかにされたが、実施例1〜4で示されているように、本発明の着色樹脂組成物では、析出抑制化合物を含有することにより、ジケトピロロピロール系顔料を含有していても、色材由来の化合物の析出を抑制することができた。すなわち、本発明の着色樹脂組成物は、色材がジケトピロロピロール系顔料を更に含有する場合に、色材由来の化合物の析出を抑制する効果をより有効に発揮することが示された。なお、比較例5において、色材がジケトピロロピロール系顔料を更に含有するものの、比較例2〜4に比べて析出が抑制されているのは、黄色色材が更に加わることで、相対的にジケトピロロピロール系顔料の含有量が減っているため、また、黄色色材との共存により分散安定化が図られたためと推定される。
また、実施例5と実施例6との対比により、本発明の着色樹脂組成物が黄色色材を含有する場合において、黄色色材として前記黄色色材(D3)を用いると、着色層の輝度が向上することが示された。
比較例7では、析出抑制化合物に代えて、比較化合物IV(商品名:メガファックF444、パーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物、DIC社製)を用いたため、色材由来の化合物の析出を抑制することができず、輝度及びコントラストの低下も抑制することができなかった。
比較例8では、析出抑制化合物に代えて、色素誘導体Iを用いたため、輝度及びコントラストが低下し、光学特性が低下していた。
表2の実施例2と比較例2との対比、及び比較例9と比較例10との対比から示されているように、前記一般式(1)で表されるナフトール系アゾ顔料に代えて、同じ色度(x、y)になるように、C.I.ピグメントレッド177を用いた場合は、析出抑制化合物を組み合わせて用いても、輝度が十分に向上しなかった。
また、表3の実施例1と実施例10との対比、及び実施例2と実施例11との対比から示されているように、本発明の着色樹脂組成物において、更にチオール化合物を含有すると、色材由来の化合物の析出がより抑制され、着色層の表面粗度が低下した。
また、表4に示す実施例2、2’と実施例7、7’との対比により、前記一般式(2)で表される1価の基を有するナフトール系アゾ顔料を用いた場合は、分散安定性が良好になりやすく、一定期間保存後の色材分散液を用いた場合にも、形成された着色層は表面粗度が小さく、色材由来の化合物の析出が抑制されやすいことが明らかにされた。
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 有機発光体
100 有機発光表示装置
前記色材(D)が、下記一般式(1)で表されるナフトール系アゾ顔料(D1)と、ジケトピロロピロール系顔料(D2)とを含み、
前記化合物(E)が、前記フルオロカーボン基及びエチレン性不飽和基を有する化合物(E−1)に由来する構成単位と、前記架橋環式脂肪族基及びエチレン性不飽和基を有する化合物(E−2)に由来する構成単位とを含む共重合体であることを特徴とする。
(1)色材分散液R1の製造
分散剤として、合成例3で得られた分散剤I溶液を8.8質量部、色材として、ナフトール系アゾ顔料(C.I.ピグメントレッド269、商品名:ビグメント カーミン3810、山陽色素製)を12.0質量部、合成例4で得られたアルカリ可溶性樹脂I溶液を11.3質量部、PGMEAを67.6質量部、粒径2.0mmジルコニアビーズを100質量部、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(浅田鉄工社製)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、色材分散液R1を得た。
(1)色材分散液R2〜R7の製造
実施例2〜4においては、参考例1の上記(1)色材分散液R1の製造において、色材として、C.I.ピグメントレッド269 12.0質量部に代えて、C.I.ピグメントレッド269を6質量部と、表1に示すジケトピロロピロール系顔料を6質量部用いた以外は、参考例1の上記(1)と同様にして、色材分散液R2〜R4を得た。
実施例5、6においては、参考例1の上記(1)色材分散液R1の製造において、色材として、C.I.ピグメントレッド269を6質量部と、前記化学式(2)で表されるジケトピロロピロール系顔料(BrDPP、商品名「Irgaphor RED S 3621CF」、BASF社製)を5質量部と、表1に示す黄色色材を1質量部用いた以外は、参考例1の上記(1)と同様にして、色材分散液R5、R6を得た。
実施例7においては、参考例1の上記(1)色材分散液R1の製造において、色材として、C.I.ピグメントレッド269 12.0質量部に代えて、製造例1で得られたナフトール系アゾ顔料D1−1を6質量部と、前記化学式(2)で表されるジケトピロロピロール系顔料(BrDPP)を6質量部用いた以外は、参考例1の上記(1)と同様にして、色材分散液R7を得た。
参考例1の上記(2)着色樹脂組成物R1の製造において、色材分散液R1に代えて、上記で得られた色材分散液R2〜R7を用いた以外は、参考例1の上記(2)と同様にして、着色樹脂組成物R2〜R7を得た。
参考例1の上記(3)着色層の形成において、着色樹脂組成物R1に代えて、着色樹脂組成物R2〜R7を用いた以外は、参考例1の上記(3)と同様にして、着色層を形成した。
参考例1及び実施例2〜5における着色樹脂組成物R1〜R5の製造において、析出抑制化合物Iを添加しなかったこと以外は、参考例1及び実施例2〜5における着色樹脂組成物R1〜R5の製造と同様にして、着色樹脂組成物RC1〜RC5を得た。
また、参考例1及び実施例2〜5における着色層の形成において、着色樹脂組成物R1〜R5に代えて、着色樹脂組成物RC1〜RC5を用いた以外は、参考例1及び実施例2〜5と同様にして、着色層を形成した。
参考例1における着色樹脂組成物R1の製造において、析出抑制化合物Iに代えて、表1に示す析出抑制化合物又は比較化合物を用いた以外は、参考例1における着色樹脂組成物R1の製造と同様にして、着色樹脂組成物R8、R9、RC7を得た。
また、参考例1における着色層の形成において、着色樹脂組成物R1に代えて、着色樹脂組成物R8、R9、RC7を用いた以外は、参考例1と同様にして、着色層を形成した。
参考例1、実施例2における着色樹脂組成物R1、R2の製造において、更にチオール化合物としてカレンズMTPE1(昭和電工製)を0.2質量部加えた以外は、参考例1、実施例2における着色樹脂組成物R1、R2の製造と同様にして、着色樹脂組成物R10、R11を得た。
また、参考例1、実施例2における着色層の形成において、着色樹脂組成物R1、R2に代えて、着色樹脂組成物R10、R11を用いた以外は、参考例1、実施例2と同様にして着色層を形成した。
参考例1、実施例2、実施例7、参考例10、実施例11では、上記析出評価を行った着色層の表面について、原子間力顕微鏡(製品名「AS−7B−M」、TAKANO社製)を用い、JIS B 0601に準拠した算術平均粗さRaを測定した。測定結果を表3、4に示す。
前記一般式(1)で表されるナフトール系アゾ顔料と、析出抑制化合物とを組み合わせて用いた実施例又は参考例1〜11の着色樹脂組成物では、色材由来の化合物の析出が抑制され、輝度及びコントラストの低下が抑制された着色層を形成することができた。
一方で、表1に示す比較例1〜6では、析出抑制化合物を用いなかったため、色材由来の化合物が析出し、同じ種類の色材を用いた実施例に比べて輝度及びコントラストが低下していた。
また、比較例1と比較例2〜4との対比により、色材がジケトピロロピロール系顔料を更に含有している場合は、色材由来の化合物がより析出しやすいことが明らかにされたが、参考例1及び実施例2〜4で示されているように、本発明の着色樹脂組成物では、析出抑制化合物を含有することにより、ジケトピロロピロール系顔料を含有していても、色材由来の化合物の析出を抑制することができた。すなわち、本発明の着色樹脂組成物は、色材がジケトピロロピロール系顔料を更に含有する場合に、色材由来の化合物の析出を抑制する効果をより有効に発揮することが示された。なお、比較例5において、色材がジケトピロロピロール系顔料を更に含有するものの、比較例2〜4に比べて析出が抑制されているのは、黄色色材が更に加わることで、相対的にジケトピロロピロール系顔料の含有量が減っているため、また、黄色色材との共存により分散安定化が図られたためと推定される。
また、実施例5と実施例6との対比により、本発明の着色樹脂組成物が黄色色材を含有する場合において、黄色色材として前記黄色色材(D3)を用いると、着色層の輝度が向上することが示された。
比較例7では、析出抑制化合物に代えて、比較化合物IV(商品名:メガファックF444、パーフルオロアルキルエチレンオキシド付加物、DIC社製)を用いたため、色材由来の化合物の析出を抑制することができず、輝度及びコントラストの低下も抑制することができなかった。
比較例8では、析出抑制化合物に代えて、色素誘導体Iを用いたため、輝度及びコントラストが低下し、光学特性が低下していた。
表2の実施例2と比較例2との対比、及び比較例9と比較例10との対比から示されているように、前記一般式(1)で表されるナフトール系アゾ顔料に代えて、同じ色度(x、y)になるように、C.I.ピグメントレッド177を用いた場合は、析出抑制化合物を組み合わせて用いても、輝度が十分に向上しなかった。
また、表3の参考例1と参考例10との対比、及び実施例2と実施例11との対比から示されているように、本発明の着色樹脂組成物において、更にチオール化合物を含有すると、色材由来の化合物の析出がより抑制され、着色層の表面粗度が低下した。
また、表4に示す実施例2、2’と実施例7、7’との対比により、前記一般式(2)で表される1価の基を有するナフトール系アゾ顔料を用いた場合は、分散安定性が良好になりやすく、一定期間保存後の色材分散液を用いた場合にも、形成された着色層は表面粗度が小さく、色材由来の化合物の析出が抑制されやすいことが明らかにされた。
Claims (13)
- ポリマー(A)と、重合性化合物(B)と、重合開始剤(C)と、色材(D)と、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)とを含み、
前記色材(D)が、下記一般式(1)で表されるナフトール系アゾ顔料(D1)を含む、着色樹脂組成物。
- 前記化合物(E)における前記フルオロカーボン基の炭素数が2以上10以下である、請求項1に記載の着色樹脂組成物。
- 前記化合物(E)における前記架橋環式脂肪族基が、置換基を有していてもよいアダマンチル基、又は置換基を有していてもよいジシクロペンタニル基である、請求項1又は2に記載の着色樹脂組成物。
- 前記化合物(E)が、前記フルオロカーボン基及びエチレン性不飽和基を有する化合物(E−1)に由来する構成単位と、前記架橋環式脂肪族基及びエチレン性不飽和基を有する化合物(E−2)に由来する構成単位とを含む共重合体である、請求項1〜3のいずれか1項に記載の着色樹脂組成物。
- 前記一般式(1)中のR3が、下記一般式(2)で表される1価の基である、請求項1〜4のいずれか1項に記載の着色樹脂組成物。
- 前記色材(D)が、ジケトピロロピロール系顔料(D2)を更に含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載の着色樹脂組成物。
- 前記ジケトピロロピロール系顔料(D2)が、下記一般式(3)で表されるジケトピロロピロール系顔料を含む、請求項6に記載の着色樹脂組成物。
- 前記色材(D)が、下記一般式(4)で表されるアゾ化合物及びそれの互変異性構造のアゾ化合物のモノ、ジ、トリ及びテトラアニオンからなる群から選択される少なくとも1種のアニオンとCd,Co,Al,Cr,Sn,Pb、Zn,Fe,Ni,Cu及びMnからなる群から選択される少なくとも2種の金属のイオンと、下記一般式(5)で表される化合物とを含む黄色色材(D3)を更に含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載の着色樹脂組成物。
- チオール化合物(F)を更に含む、請求項1〜8のいずれか1項に記載の着色樹脂組成物。
- 前記重合性化合物(B)が、光重合性化合物である、請求項1〜9のいずれか1項に記載の着色樹脂組成物。
- 請求項1〜10のいずれか1項に記載の着色樹脂組成物の硬化物。
- 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1〜10のいずれか1項に記載の着色樹脂組成物の硬化物である、カラーフィルタ。
- 前記請求項12に記載のカラーフィルタを有する、表示装置。
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