KR101550427B1 - 칼라 필터용 착색 조성물 및 칼라 필터 - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은, 칼라 액정표시장치, 및 칼라 촬상관(撮像管) 소자 등에 이용되는 칼라 필터의 제조에 사용되는 칼라 필터용 착색제, 착색 조성물 및 그것을 이용하여 형성되는 칼라 필터에 관한 것이다.
액정표시장치는, 2장의 편광판 사이에 끼워진 액정층이 첫 번째 편광판을 통과한 빛의 편광 정도를 제어하고, 두 번째 편광판을 통과하는 빛의 양을 조절함으로써 표시하는 표시장치이며, 트위스트 네마틱(TN)형 액정을 이용하는 타입이 주류가 되어 있다. 액정표시장치는 2장의 편광판 사이에 칼라 필터를 설치함으로써 칼라표시가 가능해지고, 근래에는 텔레비젼이나 컴퓨터 모니터 등에 이용할 수 있게 됨으로써, 칼라 필터에 대한 고명암비화, 고명도화, 높은 색재현성의 요구가 높아지고 있다.
칼라 필터는, 유리 등의 투명한 기판의 표면에 2종 이상의 다른 색상의 미세한 띠(스트라이프)모양의 필터 세그먼트를 병행 또는 교차하여 배치한 것, 혹은 미세한 필터 세그먼트를 가로세로 일정한 배열로 배치한 것으로 이루어져 있다. 일반적으로 빨강, 초록 및 파랑의 3색 필터 세그먼트로 형성되는 것이 많고, 각 세그먼트는 수 미크론 ~ 수백 미크론으로 미세하며, 게다가, 색상마다 소정의 배열로 정연하게 배치되어 있다.
일반적으로, 칼라 액정표시장치에서는 칼라 필터 위에 액정을 구동시키기 위한 투명전극이 증착되거나, 혹은 스퍼터링(Sputtering)에 의하여 형성되고, 또한 그 위에 액정을 일정 방향으로 배향시키기 위한 배향막이 형성되어 있다. 이들 투명전극 및 배향막의 성능을 충분히 얻기 위해서는, 일반적으로 200℃ 이상, 바람직하게는 230℃ 이상의 고온에서 형성할 필요가 있다. 이 때문에, 칼라 필터의 제조에는 내열성, 내광성이 뛰어난 착색제를 이용할 것이 요구되고 있다.
필터 세그먼트의 제조에는, 조색용 착색제로서 황색 안료가 이용되고 있고, 그 중에서도 높은 투과율을 얻을 수 있는 점에서 C.I. 피그먼트 옐로우 138이 이용되는 경우가 많다. 그러나, C.I. 피그먼트 옐로우 138은 비교적 명도가 뛰어나지만, 한층 더 명도를 향상시킬 것이 요망된다. 또한, 근래에는 칼라 필터에 대한 높은 명암대비화가 강하게 요구되지만, C.I. 피그먼트 옐로우 138은 명암대비가 낮다고 하는 문제가 있었다.
C.I. 피그먼트 옐로우 138의 분산을 안정화하기 위한 안료 분산제로서 키노프탈론 화합물이 알려져 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에는 술폰산을 함유한 키노프탈론 화합물이, 특허문헌 2에는, 프탈이미도메틸기를 부가한 키노프탈론 화합물이 개시되어 있다. 이들 안료 분산제를 사용함으로써, C.I. 피그먼트 옐로우 138의 분산성은 개선되지만, 명암비에 대하여 요망되는 특성을 얻는 정도까지는 미치지 못하고 있다.
특허문헌 3에는, 하기 화합물(1)을 출발 원료로 한 키노프탈론 화합물이, 시간이 경과함에 따라 분산 안정성이 개선된 안료 조성물로서 개시되어 있다.
[화학식 1]
특허문헌 4에는 키노프탈론 구조가 2량체화(2量體化)한 화합물을 사용함으로써, 착색력, 선명성 등이 뛰어난 안료 조성물을 얻을 수 있다는 기재가 있다.
그러나, 이들 키노프탈론 화합물을 포함하는 착색제는, 칼라 필터 용도로 사용했을 때에, 명암비, 착색력 부족 등의 문제가 충분히 개선되지 않는 것이 현황이다.
특허문헌 5에는 고분자 재료의 착색에 나프탈렌환을 가지는 키노프탈론 화합물에 대하여 개시되어 있다. 그러나, 이들 키노프탈론 화합물은, 모두 플라스틱의 착색을 목적으로 하고 있으며, 칼라 필터 용도로의 적합성에 대해서는 불분명하다.
또한, 녹색의 칼라 필터 세그먼트용 착색 조성물로서, 알루미늄프탈로시아닌 안료를 사용하는 것이 알려져 있다(특허문헌 6~12). 알루미늄프탈로시아닌 안료를 사용하는 경우에는, 황색 색소를 병용할 필요가 있다. 그러나, 황색 색소로 알려져 있는 종래의 키노프탈론 화합물은 상술한 문제를 가지고 있기 때문에, 이들을 병용하였을 경우, 칼라 필터의 명암비, 착색력이 충분하지 않았다.
또한, 칼라 필터의 고휘도화, 고명암대비화를 실현시키기 위하여 필터 세그먼트 중에 포함되는 안료의 미세화 처리가 행해지고 있다. 그러나, 단순히 안료를 미세화하여도 1차 입자 혹은 2차 입자의 미세화가 진행한 안료는 일반적으로 응집되기 쉽고, 안정화시키려고 해도 안정적인 착색 조성물을 얻는 것은 매우 곤란하였다. 또한, 미세화 처리를 한 안료는, 안료 담체 중에 안정하여 고농도에서 분산하기가 어렵고, 제조 공정이나 제품 그 자체에 대해서 여러 가지의 문제를 일으키는 것이 알려져 있다.
거기서, 일반적으로는 분산상태를 양호하게 유지하기 위하여 안료 분산제가 이용되고 있다. 안료 분산제는, 안료에 흡착하는 부위와, 분산매인 용제와 친화성이 높은 부위의 구조를 겸비하고, 이 2개 부위의 균형으로 성능이 결정된다. 안료 분산제는 피분산물인 안료의 표면상태에 맞추어 여러 가지가 사용되고 있으나, 산성에 치우친 표면을 가지는 안료에는, 정전적 흡착을 가지는 염기성 관능기를 가지는 분산제가 사용되는 것이 일반적이다. 이 경우, 염기성 관능기가 안료의 흡착 부위가 된다. 염기성 관능기로서 아미노기를 가지는 염기성 안료 분산제를 칼라 필터용 착색 조성물에 사용한 예는, 특허문헌 13~17 등에 기재되어 있다.
그러나, 이것들은 어느 정도의 분산 능력은 가지고 있지만 높은 명암대비화에 대응하기 위해 사용이 요구되는 초미세화 처리된 안료를 칼라 필터용 착색 조성물로서 분산 안정화시킬 수는 없었다.
거기에서, 양끝단에 이소시아네이트기를 가지는 우레탄프리폴리머의 이소시아네이트기와 아민 화합물을 반응시켜서 이루어지는 안료 분산제를 이용함으로써 분산성, 유동성 및 보존 안정성이 뛰어난 칼라 필터용 착색 조성물이 제안되어있다(특허문헌 18).
그러나, 특허문헌 18에 기재된 분산제를 이용해도, 키노프탈론 안료에의 분산 능력은 불충분하고, 고명암대비와 분산 안정성은 양립시킬 수 없었다.
또한, 액정표시장치의 표시 성능을 나타내는 지표로서 전압 유지율을 들 수 있다. 액정은 매우 절연성 높은 재료이며, 칼라 필터용 착색 조성물 중에 잔존하는 극성 화합물이 액정 셀 안으로 녹아나오면, 전극 간의 전압은 저하하고, 전압 유지율의 저하를 초래하며, 표시 얼룩이 발생하고, 배향 불량 등을 일으켜, 액정표시장치로서의 성능을 저하시키는 원인이 된다. 그 때문에, 칼라 필터용 착색 조성물은 액정으로의 비용해성이 요구되고 있다.
특허문헌 19~21에는, 여러 가지 구조의 프탈로시아닌 색소와 키노프탈론 색소를 함유하는 칼라 필터용 녹색 착색 조성물이 제안되어 있다. 그러나, 이들 칼라 필터용 녹색 착색 조성물은 명도가 불충분하고, 내열성 및 내광성이 나쁘다는 문제가 있었다.
특허문헌 22에는, 명도 향상의 수단으로서 아연 프탈로시아닌계 안료와 키노프탈론계 염료를 함유하는 칼라 필터용 녹색 착색 조성물이 제안되어 있다. 그러나, 아연 프탈로시아닌계 안료는 산성도가 높고, 칼라 필터층의 위에 적층한 액정상에 쉽게 추출되어 버리기 때문에, 전압 유지율의 저하를 초래하고, 표시 얼룩이 발생하며, 배향 불량 등을 일으켜 액정 표시 소자로서의 성능을 저하시킨다는 문제가 있었다.
본 발명의 실시형태는, 착색제, 바인더 수지 및 용제를 함유하고, 상기 착색제는 일반식(1)에 나타나는 착색제를 함유하는 것을 특징으로 하는 칼라 필터용 착색 조성물에 관한 것이다.
[화학식 2]
상기 식에서, 일반식(1) 중, R1~R13은, 각각 독립적으로, 수소 원자, 할로겐 원자, 치환기를 가져도 좋은 알킬기, 치환기를 가져도 좋은 알콕실기, 치환기를 가져도 좋은 아릴기, -SO3H; -COOH;및 이들 산성기의 1가~3가의 금속염;알킬암모늄기, 치환기를 가져도 좋은 프탈이미도메틸기, 또는 치환기를 가져도 좋은 술파모일기를 나타낸다. R1~R4 및/또는 R10~R13의 인접한 기는 일체가 되어 치환기를 가져도 좋은 방향환을 형성한다. 즉, R1~R4 중에서 적어도 1개의 인접한 한 쌍의 기 및/또는 R10~R13중에서 적어도 1개의 인접한 한 쌍의 기는 일체가 되어, 치환기를 가져도 좋은 방향환을 형성한다.
일반식(1)에 나타난 착색제는, 일반식(1A)~(1C)로부터 선택되는 착색제인 것이 바람직하다.
[화학식 3]
상기 식에서, 일반식(1A)~(1C) 중, R14~R28, R29~R43, R44~R60은 각각 독립적으로: 수소 원자; 할로겐 원자; 치환기를 가져도 좋은 알킬기; 치환기를 가져도 좋은 알콕실기; 치환기를 가져도 좋은 아릴기; -SO3H, -COOH, 및 이들 산성기의 1가~3가의 금속염;알킬암모늄염; 치환기를 가져도 좋은 프탈이미도메틸기; 또는 치환기를 가져도 좋은 술파모일기를 나타낸다.
상기 착색제는, 또한 일반식 (8A) 및 (8B)로부터 선택되는 착색제를 함유하여도 좋다.
[화학식 4]
상기 식에서, 일반식(8A) 중, X1~X4는 각각 독립하여, 치환기를 가져도 좋은 알킬기, 치환기를 가져도 좋은 아릴기, 치환기를 가져도 좋은 시클로알킬기, 치환기를 가져도 좋은 복소환기, 치환기를 가져도 좋은 알콕실기, 치환기를 가져도 좋은 아릴옥시기, 치환기를 가져도 좋은 알킬티오기, 또는 치환기를 가져도 좋은 아릴티오기를 나타낸다. Yl~Y4는 각각 독립하여 할로겐 원자, 니트로기, 치환기를 가져도 좋은 프탈이미도메틸기, 또는 치환기를 가져도 좋은 술파모일기를 나타낸다. Z는 수산기, 염소 원자, -OP(=O)R1R2, 또는 -O-SiR3R4R5를 나타낸다. R1~R5는 각각 독립하여, 수소 원자, 수산기, 치환기를 가져도 좋은 알킬기, 치환기를 가져도 좋은 아릴기, 치환기를 가져도 좋은 알콕실기, 또는 치환기를 가져도 좋은 아릴옥시기를 나타내고, R끼리 서로 결합하여 고리를 형성하여도 좋다. m1~m4, n1~n4는 각각 독립하여 0~4의 정수를 나타내고, m1+n1, m2+n2, m3+n3, m4+n4는 각각 0~4로, 동일하여도 좋고 달라도 좋다.
[화학식 5]
여기에서, 일반식(8B) 중, X5~X12는 각각 독립하여, 치환기를 가져도 좋은 알킬기, 치환기를 가져도 좋은 아릴기, 치환기를 가져도 좋은 시클로알킬기, 치환기를 가져도 좋은 복소환기, 치환기를 가져도 좋은 알콕실기, 치환기를 가져도 좋은 아릴옥시기, 치환기를 가져도 좋은 알킬티오기, 또는 치환기를 가져도 좋은 아릴티오기를 나타낸다. Y5~Y12는 각각 독립하여, 할로겐 원자, 니트로기, 치환기를 가져도 좋은 프탈이미도메틸기, 또는 치환기를 가져도 좋은 술파모일기를 나타낸다. L은 -O-SiR6R7-O-, -O-SiR6R7-O-SiR8R9-O-, 또는 -O-P(=O)R10-O-을 나타내고, R6~R10은 각각 독립하여, 수소 원자, 수산기, 치환기를 가져도 좋은 알킬기, 치환기를 가져도 좋은 아릴기, 치환기를 가져도 좋은 알콕실기, 또는 치환기를 가져도 좋은 아릴옥시기를 나타낸다. m5~m12, n5~n12는 각각 독립하여 0~4의 정수를 나타내고, m5+n5, m6+n6, m7+n7, m8+n8, m9+n9, m10+n10, m11+n11, m12+n12는 각각 0~4로 동일해도 좋고 달라도 좋다.
상기 착색제는 또한 분산제를 함유해도 좋다. 분산제는 한쪽 끝단 영역에 2개의 히드록실기를 가지는 비닐중합체(A)의 히드록실기와 디이소시아네이트(B)의 이소시아네이트기를 반응시켜서 이루어지는, 양끝단에 이소시아네이트기를 가지는 우레탄프리폴리머(E)의 이소시아네이트기와, 적어도 폴리아민(C)을 포함하는 아민 화합물의 1급 및/또는 2급 아미노기를 반응시켜 얻어지는 안료 분산제이고, 비닐 중합체(A)가 에틸렌옥사이드 쇄 또는 프로필렌 옥사이드 쇄 중에서 적어도 한쪽을 가지는 에틸렌성 불포화 단량체(a1)를 공중합 조성에 포함하고 있어도 좋다.
상기 착색제는 또한 일반식(6)에 나타나는 착색제를 함유해도 좋다.
[화학식 6]
여기에서, 일반식(6) 중, R1~R6는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 치환 혹은 무치환의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 알케닐기, 치환 혹은 무치환의 아릴기, 또는 -O-R7를 나타낸다. 또한, R7은 치환 혹은 무치환의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 알케닐기, 또는 치환 혹은 무치환의 아릴기이다. 다만, R1~R6이 모두 수소 원자가 되는 일은 없다.
또한, 본 발명의 실시형태는, 착색제, 바인더 수지 및 용제를 함유하고, 상기 착색제는 일반식(6)에 나타나는 착색제를 함유하는 것을 특징으로 하는 칼라 필터용 착색 조성물에 관한다. 상기 착색제는, 또한, 일반식(8A) 및 (8B)로부터 선택되는 착색제를 함유해도 좋다. 상기 착색제는, 또한 일반식(7)에 나타나는 착색제를 함유해도 좋다.
[화학식 7]
여기에서, 일반식(7) 중, R1~R6은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 치환 혹은 무치환의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 알케닐기, 치환 혹은 무치환의 아릴기, 또는 -O-R11을 나타낸다. 또한, R11은 치환 혹은 무치환의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 알케닐기, 또는 치환 혹은 무치환의 아릴기를 나타낸다. 또한, R7~R10은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 치환 혹은 무치환의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 알케닐기, 치환 혹은 무치환의 아릴기, 카르복실기, 치환 혹은 무치환의 술포아미드기, 치환 혹은 무치환의 복소환상 잔기, -S-R12, -O-R12, 또는 -COO-R12을 나타낸다. 또한, R12은 치환 혹은 무치환의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 알케닐기, 또는 치환 혹은 무치환의 아릴기이다.
게다가, 본 발명의 실시형태는, 착색제, 바인더 수지 및 용제를 함유하고, 상기 착색제는 일반식(7A)에 나타나는 착색제를 함유하는 것을 특징으로 하는 칼라 필터용 착색 조성물에 관한다.
상기 일반식(7A)에 나타나는 착색제는, 일반식(7B)에 나타나는 착색제이어도 좋다.
[화학식 8]
여기에서, 일반식 (7A) 중, R1~R6은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 치환 혹은 무치환의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 알케닐기, 치환 혹은 무치환의 아릴기, 또는 -O-R11을 나타낸다. 또한, R11은 치환 혹은 무치환의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 알케닐기, 또는 치환 혹은 무치환의 아릴기를 나타낸다. 또한, R7~R10은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 치환 혹은 무치환의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 알케닐기, 치환 혹은 무치환의 아릴기, 카르복실기, 치환 혹은 무치환의 술포아미드기, 치환 혹은 무치환의 복소환상 잔기, -S-R12, 또는 -O-R12, 또는 -COO-R12을 나타낸다. 또한, R12은 치환 혹은 무치환의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 알케닐기, 또는 치환 혹은 무치환의 아릴기이다. 다만, R7~R10 중 적어도 1개는 -O-R12이다.
여기에서, 일반식(7B) 중, R13은 치환 혹은 무치환의 알킬기, 또는 치환 혹은 무치환의 아릴기이다. R14~R17은 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 치환 혹은 무치환의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 아릴기, 또는 -O-R18, 또는 -COO-R12를 나타낸다. 또한, R18은 치환 혹은 무치환의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 알케닐기, 또는 치환 혹은 무치환의 아릴기이다. 단, R14~R17 중 적어도 1개는 -O-R18이다.
게다가, 상기 착색제가 황색 착색제를 함유해도 좋다. 황색 착색제가 C.I. 피그먼트 옐로우 138, C.I. 피그먼트 옐로우 139, C.I. 피그먼트 옐로우 150, 및 C.I. 피그먼트 옐로우 185로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다. 나아가서, 상기 착색제가 녹색 착색제, 청색 착색제 및 적색 착색제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 착색제를 함유해도 좋다. 또한, 칼라 필터용 착색 조성물은 광중합성 단량체 및/또는 광중합 개시제를 함유해도 좋다.
나아가서, 본 발명의 실시형태는, 상기 칼라 필터용 착색 조성물을 이용하여 형성된 필터 세그먼트를 구비하는 칼라 필터에 관한다.
또한, 본원 발명은 이하의 실시형태 I~VIII에 관한 것이다.
<실시형태 I>
본 실시형태의 과제는, 뛰어난 착색력을 가짐과 동시에, 칼라 필터에 사용했을 때에 고명도, 고명암비를 얻을 수 있는 칼라 필터용 착색제, 착색 조성물 및 그것을 이용한 칼라 필터를 제공하는 것에 있다.
본 발명자들은, 어떤 특정의 구조를 가지는 키노프탈론 화합물을 함유하는 칼라 필터용 착색제로서 사용했을 때, 분산성, 착색력이 뛰어나고, 높은 명도와 명암비를 제공하는 칼라 필터를 제작할 수 있다는 점을 발견하고, 본 실시형태에 이르렀다.
즉, 본 실시형태는, 일반식(1)에 나타나는 키노프탈론 화합물을 함유하는 것을 특징으로 하는 칼라 필터용 착색제에 관한다. 일반식(1)에 나타나는 키노프탈론 화합물은, 일반식(1A)~(1C) 중의 하나인 것이 바람직하다. 일반식(1A)~(1C) 중, R14~R28, R29~R43, R44~R60이 각각 독립적으로 수소 원자 또는 할로겐 원자여도 좋다. 또한, 착색제는 황색 착색제를 함유하는 것이 바람직하다. 더욱이 황색 착색제가 적어도 C.I. 피그먼트 옐로우 138, C.I. 피그먼트 옐로우 139, C.I. 피그먼트 옐로우 150 및 C.I. 피그먼트 옐로우 185로부터 선택된 적어도 한 종류인 것이 바람직하다. 또한, 적어도 상기 착색제, 바인더 수지 및 유기용제로 이루어지는 칼라 필터용 착색 조성물로서도 좋다. 또한, 칼라 필터용 착색 조성물은, 녹색 착색제 및/또는 청색 착색제를 함유하고 있어도 좋다. 또한, 칼라 필터용 착색 조성물은, 광중합성 단량체 및/또는 광중합 개시제를 함유하고 있어도 좋다. 또한, 적어도 1개의 적색 필터 세그먼트, 적어도 1개의 녹색 필터 세그먼트 및 적어도 1개의 청색 필터 세그먼트를 구비하는 칼라 필터에 있어서, 적어도 1개의 녹색 필터 세그먼트가 상기 칼라 필터용 착색 조성물에 의해 형성되는 칼라 필터여도 좋다.
본 실시형태에 의하면, 상기 일반식(1)에 나타나는 키노프탈론 화합물을 칼라 필터용 착색제로서 이용함으로써, 고명도임과 동시에, 고명암비이고, 착색력이 뛰어난 칼라 필터용 착색제, 착색 조성물 및 그것을 이용한 칼라 필터를 제공할 수 있다.
<실시형태 II>
본 실시형태의 과제는, 뛰어난 착색력과 분산성을 가짐과 함께, 칼라 필터에 사용했을 때에 고명도, 고명암비를 얻을 수 있는 칼라 필터용 착색 조성물 및 그것을 이용한 칼라 필터를 제공하는 것에 있다.
본 발명자들은, 어떤 특정의 구조를 가지는 키노프탈론 화합물을 함유하는 안료와 알루미늄프탈로시아닌 안료를 칼라 필터용 착색제로서 사용했을 때에, 분산성과 착색력이 뛰어나고, 높은 명도, 명암비를 제공하는 칼라 필터를 제작할 수 있다는 점을 발견하고 본 실시형태에 이르렀다.
즉, 본 실시형태는, 착색제, 바인더 수지 및 유기용제를 함유하는 칼라 필터용 착색 조성물이며, 상기 착색제가 일반식(1A), 일반식(1B) 및 일반식(1C)에 나타나는 키노프탈론 화합물로부터 선택되는 1종 이상의 안료와, 알루미늄프탈로시아닌 안료를 함유하는 것을 특징으로 하는 칼라 필터용 착색 조성물에 관한다. 게다가, 알루미늄프탈로시아닌 안료가 일반식(8A) 또는 일반식(8B) 중의 어느 하나인 것이 바람직하다. 또한, 칼라 필터용 착색 조성물은 광중합성 단량체 및/또는 광중합 개시제를 함유하는 것이 바람직하다. 또한, 기판상에 상기 칼라 필터용 착색 조성물로부터 형성되는 필터 세그먼트를 구비하는 칼라 필터여도 좋다.
본 실시형태에 의하면, 일반식(1A), 일반식(1B) 및 일반식(1C)에 나타나는 키노프탈론 화합물로부터 선택되는 1종 이상의 안료와, 알루미늄프탈로시아닌 안료를 병용했을 때, 고명도임과 동시에, 고명암비이고, 착색력이 뛰어나며 저점도인 칼라 필터용 착색 조성물 및 그것을 이용한 칼라 필터를 제공할 수 있다.
<실시형태 III>
본 실시형태는, 분산성, 유동성 및 보존 안정성이 뛰어난 칼라 필터용 착색 조성물 및 이것을 이용한 칼라 필터를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 실시형태에서는, 키노프탈론 안료에 대하여 에틸렌옥사이드 쇄 또는 프로필렌 옥사이드 쇄 중 적어도 한쪽을 가지는 에틸렌성 불포화 단량체(a1)를 공중합 조성에 포함하는 비닐중합체로 이루어지는 안료 분산제를 사용한다.
즉, 본 실시형태는, 착색제, 안료 분산제, 유기용제를 함유하여 이루어지는 칼라 필터용 착색 조성물이고, 상기 착색제가 키노프탈론 안료이며, 상기 안료 분산제가 한쪽 끝단 영역에 2개의 히드록실기를 가지는 비닐중합체(A)의 히드록실기와 디이소시아네이트(B)의 이소시아네이트기를 반응시켜 이루어지는, 양끝단에 이소시아네이트기를 가지는 우레탄프리폴리머(E)의 이소시아네이트기와, 적어도 폴리아민(C)를 포함하는 아민 화합물의 1급 및/또는 2급 아미노기를 반응시켜 이루어지는 안료 분산제이며, 비닐중합체(A)가 에틸렌옥사이드 쇄 또는 프로필렌 옥사이드 쇄 중 적어도 한쪽을 가지는 에틸렌성 불포화 단량체(a1)를 공중합 조성에 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 필터용 착색 조성물에 관한다.
에틸렌성 불포화 단량체(a1)의 에틸렌옥사이드 쇄 및 프로필렌 옥사이드 쇄의 반복 단위수의 합계가 1~50인 것이 바람직하다. 또한, 에틸렌성 불포화 단량체(a1)의 함유량이 비닐중합체(A)의 공중합 조성의 합계 100중량% 중 10~90중량%의 범위에 있는 것이 바람직하다. 또한, 한쪽 끝단 영역에 2개의 히드록실기를 가지는 비닐중합체(A)의 중량평균 분자량이 500에서 20,000인 것이 바람직하다. 키노프탈론 안료가 C.I. 피그먼트 옐로우 138 및/또는 일반식(1)에 나타나는 키노프탈론 화합물을 함유하는 것이 바람직하다. 또한, 키노프탈론 화합물이 일반식(1A)~(1C)의 어느 하나에 나타나는 것이 바람직하다. 또한, 광중합성 단량체와 광중합 개시제를 함유하고 있어도 좋다. 또한, 기판상에 상기 칼라 필터용 착색 조성물로부터 형성되는 필터 세그먼트를 구비하는 칼라 필터여도 좋다.
본 실시형태에 의하면, 키노프탈론 안료와, 에틸렌옥사이드 쇄 또는 프로필렌 옥사이드 쇄 중 적어도 한쪽을 가지는 에틸렌성 불포화 단량체를 공중합 조성에 포함하는 비닐중합체로 이루어지는 안료 분산제를 병용함으로써, 고명암대비와 분산 안정성을 양립시킨 칼라 필터용 착색 조성물 및 그것을 이용한 명암비 높은 칼라 필터를 제공할 수 있다.
<실시형태 IV>
본 실시형태가 해결하려고 하는 과제는, 칼라 필터에 사용했을 때에 명도, 명암비 및 착색력이 뛰어남과 동시에, 그 외의 특성(내열성, 내광성, 감도)이 양호한 칼라 필터용 착색 조성물 및 그것을 이용한 칼라 필터를 제공하는 것에 있다.
본 발명자들은, 착색제가, 특정 구조의 키노프탈론 안료[A]와 특정 구조의 키노프탈론 염료[B]를 함유함으로써 칼라 필터용 착색 조성물이 상기 과제를 해결할 수 있다는 점을 발견하고 본 실시형태에 이르렀다.
즉, 본 실시형태는, 착색제, 바인더 수지 및 유기용제를 함유하는 칼라 필터용 착색 조성물이고, 상기 착색제가 일반식(1A), 일반식(1B) 및 일반식(1C)로부터 선택되는 1종 이상의 키노프탈론 안료[A]와, 일반식(6)에 나타나는 키노프탈론 염료[B]를 함유하는 것을 특징으로 하는 칼라 필터용 착색 조성물에 관한다. 일반식(1A)~(1C)에 있어서의 R14~R28, R29~R43 및 R44~R60이 각각 독립적으로 수소 원자 또는 할로겐 원자인 것이 바람직하다. 또한, 일반식(6)에서의 R1~R6 중 적어도 1개가 -OR7인 것이 바람직하다. 또한, 광중합성 단량체 및/또는 광중합 개시제를 함유하고 있어도 좋다. 나아가서 기판상에 칼라 필터용 착색 조성물로부터 형성되는 필터 세그먼트를 구비하는 칼라 필터여도 좋다.
본 실시형태의 칼라 필터용 착색 조성물을 이용함으로써 명도, 명암비 및 착색력이 뛰어남과 함께 내열성, 내광성이 양호한 칼라 필터를 제공할 수 있다.
<실시형태 V>
본 실시형태의 목적은, 색특성(명도)이 뛰어나고, 그 외의 물성(내열성, 내광성, 내용제성)도 충족시킨 색소 및 그것을 배합하여 이루어지는 착색 조성물, 및 그것을 이용한 색특성(명도)이 뛰어난 칼라 필터를 제공하는 것이다.
본 발명자들은, 색특성(명도)이 뛰어난 키노프탈론 색소를 발견하고, 이 식견에 근거하여 본 실시형태를 이룬 것이다.
즉, 본 실시형태는, 일반식(6)에 나타나는 것을 특징으로 하는 키노프탈론 색소에 관한다. 또한, 적어도 착색제와 바인더 수지로 이루어지는 칼라 필터용 착색 조성물에 있어서, 상기 착색제가 상기 키노프탈론 색소를 포함하는 칼라 필터용 착색 조성물이어도 좋다. 또한, 착색제가 안료를 함유하고 있어도 좋다. 또한, 적어도 적색 필터 세그먼트, 녹색 필터 세그먼트 및 청색 필터 세그먼트를 갖추는 칼라 필터에 있어서, 적어도 1개의 필터 세그먼트가 상기 칼라 필터용 착색 조성물에 의하여 형성되어 이루어지는 칼라 필터여도 좋다.
본 실시형태에 있어서는, 색특성(명도)이 뛰어나고, 그 외의 물성(내열성, 내광성, 내용제성)도 충족시킨 키노프탈론 색소를 얻을 수 있다. 게다가, 이 키노프탈론 색소를 배합한 칼라 필터용 착색 조성물로 칼라 필터를 작성함으로써 색특성(명도)이 뛰어난 칼라 필터를 형성하는 것이 가능해진다. 또한, 형성한 칼라 필터의 그 외 물성(내열성, 내광성, 내용제성)도 양호하다.
<실시형태 VI>
본 실시형태가 해결하려고 하는 과제는, 명도가 뛰어남과 동시에, 내열성, 내광성 및 전압 유지율이 양호한 칼라 필터용 녹색 착색 조성물 및 그것을 이용한 칼라 필터를 제공하는 것에 있다.
본 발명자들은, 특정 구조의 프탈로시아닌 색소와 특정 구조의 키노프탈론 색소를 함유하는 칼라 필터용 녹색 착색 조성물이 상기한 과제를 해결할 수 있다는 것을 발견하고 본 실시형태에 이르렀다.
즉, 본 실시형태는, 착색제, 바인더 수지 및 유기용제를 함유하는 칼라 필터용 녹색 착색 조성물이고, 착색제가 하기 일반식(8C)에 나타나는 프탈로시아닌 색소와 일반식(6)에 나타나는 키노프탈론 색소를 함유하는 것을 특징으로 하는 칼라 필터용 녹색 착색 조성물에 관한다.
[화학식 9]
[일반식(8C) 중, A1~A16는, 각각 독립하여 수소 원자, 할로겐 원자, 니트로기, 치환기를 가져도 좋은 알킬기, 또는 치환기를 가져도 좋은 아릴기를 나타낸다. R1 및 R2는, 각각 독립하여 수소 원자, 히드록시기, 치환기를 가져도 좋은 알킬기, 치환기를 가져도 좋은 아릴기, 또는 -OR3을 나타내고, R1과 R2이 서로 결합하여 고리를 형성해도 좋다. R3은 치환기를 가져도 좋은 알킬기, 또는 치환기를 가져도 좋은 아릴기이다.]
또한, 일반식(8C)에 있어서의 R1 및 R2 중 적어도 1개가, 치환기를 가져도 좋은 아릴기, 또는 -OR3인 것이 바람직하다. 또한, 칼라 필터용 녹색 착색 조성물은 광중합성 단량체 및/또는 광중합 개시제를 함유하고 있어도 좋다. 또한, 기판상에 상기 칼라 필터용 녹색 착색 조성물로부터 형성되는 필터 세그먼트를 구비하는 칼라 필터여도 좋다. 또한, 일반식(8C)는 일반식(8A)와 치환기의 표현 방법은 다르지만 동일한 구조이다.
본 실시형태의 칼라 필터용 녹색 착색 조성물을 이용함으로써 명도가 뛰어남과 동시에, 내열성, 내광성 및 전압 유지율이 양호한 칼라 필터를 제공할 수 있다.
<실시형태 VII>
본 실시형태가 해결하려고 하는 과제는, 명암비와 착색력이 뛰어난 칼라 필터용 착색 조성물, 및 그것을 이용한 칼라 필터를 제공하는 것에 있다.
본 발명자들은, 특정 구조의 키노프탈론 색소[A1]와, 또한 특정 구조의 키노프탈론 색소[A2]를 함유함으로써 칼라 필터용 착색 조성물이 상기한 과제를 해결할 수 있음을 발견하고, 본 실시형태에 이르렀다.
즉, 본 실시형태는, 착색제, 바인더 수지와 유기용제를 함유하는 칼라 필터용 착색 조성물에 있어서, 착색제가 일반식(6)에 나타나는 키노프탈론 색소[A1] 및 하기 일반식(7)에 나타나는 키노프탈론 색소[A2]를 함유하는 것을 특징으로 하는 칼라 필터용 착색 조성물에 관한다.
[화학식 10]
여기에서, 일반식(7) 중, R1~R6는, 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 치환 혹은 무치환의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 알케닐기, 치환 혹은 무치환의 아릴기, 또는 -O-R11를 나타낸다. 또한, R11는 치환 혹은 무치환의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 알케닐기, 또는 치환 혹은 무치환의 아릴기를 나타낸다. 또한, R7~R10는, 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 치환 혹은 무치환의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 알케닐기, 치환 혹은 무치환의 아릴기, 카르복실기, 치환 혹은 무치환의 술포아미드기, 치환 혹은 무치환의 복소환상 잔기, -S-R12, -O-R12, 또는 -COO-R12를 나타낸다. 또한, R12는 치환 혹은 무치환의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 알케닐기, 또는 치환 혹은 무치환의 아릴기이다.
본 실시형태의 칼라 필터용 착색 조성물을 이용함으로써, 명암비와 착색력이 뛰어난 칼라 필터를 제공할 수 있다.
<실시형태 VIII>
본 실시형태의 목적은, 색특성(명도)이 뛰어난 색소 및 그것을 배합하여 이루어지는 착색 조성물, 및 그것을 이용하여 색특성(명도)이 뛰어난 칼라 필터를 제공하는 것이다.
본 발명자들은, 색특성(명도)이 뛰어난 키노프탈론 색소를 발견하고, 이 식견에 기초하여 본 실시형태를 이룬 것이다.
즉, 본 실시형태는, 하기 일반식(7A)에 나타나는 것을 특징으로 하는 칼라 필터용 키노프탈론 색소에 관한다.
[화학식 11]
여기에서, 일반식(7A) 중, R1~R6는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 치환 혹은 무치환의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 알케닐기, 치환 혹은 무치환의 아릴기, 또는 -O-R11를 나타낸다. 또한, R11는 치환 혹은 무치환의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 알케닐기, 또는 치환 혹은 무치환의 아릴기를 나타낸다. 또한, R7~R10는, 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 치환 혹은 무치환의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 알케닐기, 치환 혹은 무치환의 아릴기, 카르복실기, 치환 혹은 무치환의 술포아미드기, 치환 혹은 무치환의 복소환상 잔기, -S-R12, -O-R12, 또는 -COO-R12를 나타낸다. 또한, R12는 치환 혹은 무치환의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 알케닐기, 또는 치환 혹은 무치환의 아릴기이다. 단, R7~R10 중 적어도 1개는 -O-R12이다.
또한, 키노프탈론 색소는, 하기 일반식(7B)에 나타나는 것이 바람직하다.
[화학식 12]
여기에서, 일반식(7B) 중 R13는, 치환 혹은 무치환의 알킬기, 또는 치환 혹은 무치환의 아릴기이다. R14~R17는, 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 치환 혹은 무치환의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 아릴기, 또는 -O-R18를 나타낸다. 또한, R18는 치환 혹은 무치환의 알킬기, 또는 치환 혹은 무치환의 아릴기이다. 단, R14~R17 중 적어도 1개는 -O-R18이다.
또한, 착색제와 바인더 수지로 이루어지는 칼라 필터용 착색 조성물에 있어서, 상기 착색제가 상기 키노프탈론 색소를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 착색제가 안료를 함유하고 있어도 좋다. 게다가, 적어도 적색 필터 세그먼트, 녹색 필터 세그먼트, 및 청색 필터 세그먼트를 갖추는 칼라 필터에 있어서, 적어도 1개의 필터 세그먼트가 상기 칼라 필터용 착색 조성물에 의해 형성되는 칼라 필터여도 좋다.
본 실시형태에 있어서는, 색특성(명도)이 뛰어난 칼라 필터용 키노프탈론 색소를 얻을 수가 있다. 또한, 이 키노프탈론 색소를 배합한 칼라 필터용 착색 조성물로 칼라 필터를 작성함으로써 색특성(명도)이 뛰어난 칼라 필터를 형성하는 것이 가능해진다. 또한, 형성한 칼라 필터의 그 외의 물성(내열성, 내광성, 내용제성)도 양호하다.
본 발명의 주제는, 2011년 3월 18일 출원한 2011-60734, 2011년 4월 19일 출원한 특원2011-093515, 2011년 4월 20일 출원한 특원2011-93705, 2011년 5월 27일 출원한 특원2011-118726, 2011년 6월 29일 출원한 특원2011-143658, 2011년 7월 7일 출원한 특원2011-150514, 2011년 7월 15일 출원한 특원2011-156970, 2011년 8월 10일 출원한 특원2011-174656, 2011년 8월 23일 출원한 특원2011-181111, 및 2011년 12월 27일 출원한 특원2011-286172의 기재에 근거하는 것이고, 이들 명세서를 전체적으로 참조하여 본 명세서에 포함시키는 것으로 한다.
도 1은, 실시형태 V의 실시예 5에 있어서의 도막의 분광이다.
도 2는, 실시형태 V의 참고예 1에 있어서의 도막의 분광이다.
도 3은, 실시형태 V의 참고예 3의 도막의 분광이다.
도 4는, 실시형태 VIII의 실시예 1에 있어서의 도막의 분광이다.
도 5는, 실시형태 VIII의 참고예 1에 있어서의 도막의 분광이다.
도 6은, 실시형태 VIII의 참고예 4의 도막의 분광이다.
도 2는, 실시형태 V의 참고예 1에 있어서의 도막의 분광이다.
도 3은, 실시형태 V의 참고예 3의 도막의 분광이다.
도 4는, 실시형태 VIII의 실시예 1에 있어서의 도막의 분광이다.
도 5는, 실시형태 VIII의 참고예 1에 있어서의 도막의 분광이다.
도 6은, 실시형태 VIII의 참고예 4의 도막의 분광이다.
<착색제>
본원발명의 실시형태에 있어서, 칼라 필터용 착색 조성물은, 일반식(1)에 나타나는 키노프탈론 화합물, 일반식(6)에 나타나는 키노프탈론 색소, 및 일반식(7)에 나타나는 키노프탈론 색소로부터 선택되는 착색제를 단독으로 또는 조합하여 함유한다. 게다가, 칼라 필터용 착색 조성물은, 일반식(8A) 또는 (8B)에 나타나는 프탈로시아닌 안료를 함유해도 좋고, 또한, 그 외의 착색제를 함유하고 있어도 좋다. 이하에 각 착색제에 대하여 설명한다.
(일반식(1)에 나타나는 키노프탈론 화합물)
이하, 일반식(1)에 나타나는 키노프탈론 안료라고도 한다.
일반식(1) 및 (1A)~(1C)의 R1~R13, R14~R28, R29~R43, R44~R60에 대하여, 할로겐 원자로서는 불소, 염소, 브롬, 요오드를 들 수 있다.
또한, 치환기를 가져도 좋은 알킬기로서는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, 네오펜틸기, n-헥실기, n-옥틸기, 스테아릴기, 2-에틸헥실기 등의 직쇄(直鎖) 또는 분기(分岐) 알킬기 외에, 트리클로로메틸기, 트리플루오로메틸기, 2,2,2-트리플루오로에틸기, 2,2-디브로모에틸기, 2,2,3,3-테트라플루오로프로필기, 2-에톡시에틸기, 2-부톡시에틸기, 2-니트로프로필기, 벤질기, 4-메틸벤질기, 4-tert-부틸벤질기, 4-메톡시벤질기, 4-니트로벤질기, 2,4-디클로로벤질기 등의 치환기를 가지는 알킬기를 들 수 있다.
또한, 치환기를 가져도 좋은 알콕실기로서는, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 이소프로폭시기, n-부톡시기, 이소부틸옥시기, tert-부틸옥시기, 네오펜틸 옥시기, 2,3-디메틸-3-펜톡시, n-헥실옥시기, n-옥틸옥시기, 스테아릴옥시기, 2-에틸헥실옥시기 등의 직쇄 또는 분지 알콕실기 외에, 트리클로로메톡시기, 트리플루오로메톡시기, 2,2,2-트리플루오로에톡시기, 2,2,3,3-테트라플루오로프로필옥시기, 2,2-디트리플루오로메틸프로폭시기, 2-에톡시에톡시기, 2-부톡시에톡시기, 2-니트로프로폭시기, 벤질옥시기 등의 치환기를 가지는 알콕실기를 들 수 있다.
또한, 치환기를 가져도 좋은 아릴기로서는, 페닐기, 나프틸기, 안트라닐기 등의 아릴기 외에, p-메틸페닐기, p-브로모페닐기, p-니트로페닐기, p-메톡시페닐기, 2,4-디클로로페닐기, 펜타플루오로페닐기, 2-아미노페닐기, 2-메틸-4-클로로페닐기, 4-히드록시-1-나프틸기, 6-메틸-2-나프틸기, 4,5,8-트리클로로-2-나프틸기, 안트라퀴노닐기, 2-아미노안트라퀴노닐기 등의 치환기를 가지는 아릴기를 들 수 있다.
또한, 산성기로서는, -SO3H, -COOH를 들 수 있고, 이들 산성기의 1가~3가의 금속염으로서는, 나트륨염, 칼륨염, 마그네슘염, 칼슘염, 철염, 알루미늄염 등을 들 수 있다. 또한, 산성기의 알킬암모늄염으로서는, 옥틸아민, 라우릴아민, 스테아릴아민 등의 장쇄 모노알킬아민의 암모늄염, 팔미틸트리메틸암모늄, 디라우릴디메틸암모늄, 디스테아릴디메틸암모늄염 등의 4급 알킬암모늄염을 들 수 있다.
치환기를 가져도 좋은 프탈이미도메틸기(C6H4(CO)2N-CH2-) 및 치환기를 가져도 좋은 술파모일기(H2NSO2-)에 있어서의 「치환기」로서는, 상기 할로겐 원자, 치환기를 가져도 좋은 알킬기, 치환기를 가져도 좋은 알콕실기, 치환기를 가져도 좋은 아릴기 등을 들 수 있다.
일반식(1)의 R1~R4 중 적어도 1개의 인접한 1쌍의 기, 및/또는 R10~R13 중 적어도 1개의 인접한 1쌍의 기는 일체가 되어, 치환기를 가져도 좋은 방향환을 형성한다. 여기에서 말하는 방향환이란, 탄화수소 방향환 및 복소방향환을 들 수 있고, 탄화수소 방향환으로서는, 벤젠환, 나프탈렌환, 안트라센환, 페난트렌환 등을, 또한, 복소방향환으로서는, 피리딘환, 피라진환, 피롤환, 퀴놀린환, 퀴녹살린환, 푸란환, 벤조푸란환, 티오펜환, 벤조티오펜환, 옥사졸환, 티아졸환, 이미다졸환, 피라졸환, 인돌환, 카르바졸환 등을 들 수 있다.
칼라 필터용 착색제에 이용되는 키노프탈론 화합물은, 일반식(1A)~(1C)의 어느 하나인 것이 바람직하다. 여기에서, R14~R28, R29~R43, R44~R60에 있어서의, 수소 원자, 할로겐 원자, 치환기를 가져도 좋은 알킬기, 치환기를 가져도 좋은 알콕실기, 치환기를 가져도 좋은 아릴기, -SO3H; -COOH; 및 이들 산성기의 1가~3가의 금속염;알킬암모늄염, 치환기를 가져도 좋은 프탈이미도메틸기, 또는 치환기를 가져도 좋은 술파모일기는, 일반식(1)에서 설명한 기와 같은 것이다.
또한, 칼라 필터용 착색제에 이용되는 키노프탈론 화합물은, 일반식(1A)~(1C)의 R14~R28, R29~R43, R44~R60이, 수소 원자 또는 할로겐 원자인 것이, 분산체의 저점도화의 관점에서, 보다 바람직하다.
칼라 필터용 착색제에 이용되는 키노프탈론 화합물의 구체적인 예로서 하기에 나타내는 키노프탈론 화합물(a)~(r) 등을 들 수 있지만, 이것들로 한정되는 것은 아니다.
[화학식 13]
(일반식(1)에 나타나는 키노프탈론 화합물의 제조법)
키노프탈론 화합물은, 예를 들면, 특허 공보 2930774호에 기재된 방법에 따라 제조할 수 있다. 이하, 일반식(1)에 나타나는 키노프탈론 화합물의 일반적인 제조법에 대하여 말한다. 하기 일반식(2)에 나타나는 8-아미노퀴날딘 1당량에 대하여, 하기 일반식(3)에 나타나는 무수프탈산 2~3당량을 안식향산 중, 질소 분위기하에서, 160~200℃로 가열하여 축합 반응시킨다. 반응시킬 때, 반응 혼합물이 160~200℃에 달하기 전에, 140~160℃에서 1~3시간 유지해 둠으로써, 2단계 공정에서 무수프탈산의 축합을 진행시킬 수 있다.
[화학식 14]
[식 중에서, R61~R65는, 일반식(1)에 있어서의 R5~R9와 같다.]
[화학식 15]
[식 중에서, R66~R69는, 일반식(1)에 있어서의 R1~R4, R10~R13와 같다.]
반응할 때에, 일반식(2)에 나타나는 8-아미노퀴날딘 1당량에 대하여, 일반식(3)에 나타나는 무수프탈산을 1~2당량 첨가하여 140~160℃에서 1~3시간 가열 교반한 후, 구조가 다른 일반식(3)에 나타나는 무수프탈산을 1~2당량 첨가하여 160~200℃에서 가열하고, 축합 반응시킴으로써, 8-아미노퀴날딘의 아미노기 측과 메틸기 측에서 구조가 다른 무수프탈산을 축합시킬 수 있다.
또한, 8-아미노퀴날딘에 대하여, 2종 이상 구조적으로 다른 무수프탈산을 동시에, 반응시킴으로써, 2종류 이상 구조적으로 다른 키노프탈론 화합물을 동시에, 합성할 수가 있다(이하「공합성법」이라고 칭한다). 예를 들면, 8-아미노퀴날딘 1당량에 대하여, 테트라클로로무수프탈산 1.8당량과 그 이외의 무수프탈산 1.2당량을 축합시킴으로써, C.I. 피그먼트 옐로우 138과 특정의 키노프탈론 화합물을 동시에, 제조할 수 있다.
또한, 특허문헌 3에 기재된 합성법에 따라서, 화합물(1)에 나타나는 키노프탈론 화합물로부터, 일반식(5)의 화합물을 합성할 수 있다. 또한, 일반식(5)와 일반식(3)에 나타나는 무수프탈산을 안식향산 중, 160~200℃에서 축합시킴으로써, 일반식(1)에 나타나는 키노프탈론 화합물을 합성하는 것도 가능하다. 키노프탈론 화합물의 제조방법은 이들 방법으로 한정되는 것은 아니다.
[화학식 16]
[식 중 R70~R78는, 일반식(1)에 있어서의 R5~R13와 같다]
본 실시형태의 착색제는, 2 종류 이상의 키노프탈론 화합물을 함유하고 있어도 좋다. 이때 따로따로 제조한 키노프탈론 화합물끼리 혼합하여도 좋고, 동시에, 2종류 이상의 키노프탈론 화합물을 공합성법에 따라 제조하고, 착색제에 사용하여도 좋다.
이들 따로따로 제조한 키노프탈론 화합물을 사용하는 경우는, 2종류의 안료를 분산하기 전에 단순히 혼합해도 좋고, 후술하는 솔트밀링 처리에 의해 분쇄 혼합해도 좋다.
특히 착색제로서 C.I. 피그먼트 옐로우 138을 함유하는 경우, 공합성법 혹은 솔트밀링 처리에 의해 분쇄 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다. 키노프탈론 골격을 가지는 C.I. 피그먼트 옐로우 138과 일반식(1)에 나타나는 키노프탈론 화합물을 함께 분쇄 혼합함으로써, 각각을 단독으로 솔트밀링 처리했을 때에 비하여 미세한 입자를 얻을 수 있고, 고명암비가 된다.
일반식(1)에 나타나는 키노프탈론 화합물을 함유하는 착색 조성물은, 그 색상 자체는 황색을 나타내는 것이고, 그 외의 착색제를 병용하여 이용함으로써, 같은 색의 황색 필터 세그먼트, 나아가서 녹색 필터 세그먼트, 적색 필터 세그먼트를 형성하기 위한 착색 조성물로 할 수가 있다. 그 중에서도 본 실시형태의 착색 조성물은, 녹색 착색제 및/또는 청색 착색제를 병용함으로써, 고명도 및 고명암대비를 가지는 녹색 필터 세그먼트에 이용하는 착색 조성물을 얻을 수 있다.
(일반식(6)에 나타나는 키노프탈론 색소)
일반식(6)에 나타나는 키노프탈론 색소는, 본 명세서 중, 일반식(6)에 나타나는 「키노프탈론 염료」라고도 한다.
일반식(6) 중 R1~R7에 있어서의 치환 혹은 무치환의 알킬기로서는, 탄소수 1부터 30의 직쇄(直鎖)상, 분지쇄(分岐鎖)상, 단환상 또는 축합 다환상 알킬기, 또는 탄소수 2부터 30이고 1개 이상의 에스테르 결합(-COO-) 및/또는 에테르 결합(-O-)을 포함하는 직쇄상, 분지쇄상, 단환상 또는 축합 다환상 알킬기를 들 수 있다. 탄소수 1부터 30의 직쇄상, 분지쇄상, 단환상 또는 축합 다환상 알킬기의 구체적인 예로서는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기, 데실기, 도데실기, 옥타데실기, 트리플루오로메틸기, 이소프로필기, 이소부틸기, 이소펜틸기, 2-에틸헥실기, sec-부틸기, tert-부틸기, sec-펜틸기, tert-펜틸기, tert-옥틸기, 네오펜틸기, 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 아다만틸기, 노르보닐기, 보로닐기, 4-데실시클로헥실기 등을 들 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.
탄소수 2부터 30이고, 1개 이상의 에스테르 결합을 포함하는 직쇄상, 분지쇄상 알킬기의 구체적인 예로서는,-CH2-CH2-CH2-COO-CH2-CH3, -CH2-CH(-CH3)-CH2-COO-CH2-CH3, -CH2-CH2-CH2-OCO-CH2-CH3, -CH2-CH2-CH2-CH2-COO-CH2-CH(CH2-CH3)-CH2-CH2-CH2-CH3, -(CH2)5-COO-(CH2)11-CH3, -CH2-CH2-CH2-CH-(COO-CH2-CH3)2 등을 들 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다.
또한, 탄소수 2부터 30이고 1개 이상의 에테르 결합을 포함하는 직쇄상, 분지쇄상 알킬기의 구체적인 예로서는,-CH2-O-CH3, -CH2-CH2-O-CH2-CH3, -CH2-CH2-CH2-O-CH2-CH3, -(CH2-CH2-O)n-CH3(여기에서 n은 1부터 8이다), -(CH2-CH2-CH2-O)m-CH3(여기에서 m는 1부터 5이다), -CH2-CH(CH3)-O-CH2-CH3-, -CH2-CH-(OCH3)2 등을 들 수 있지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다.
탄소수 2부터 30이고, 경우에 따라 1개 이상의 에테르 결합을 포함하는 단환상 또는 축합 다환상 알킬기의 구체적인 예로서는, 이하와 같은 것을 들 수가 있지만, 이것들로 한정되는 것은 아니다.
[화학식 17]
또한, 탄소수 3부터 30이고 1개 이상의 에스테르 결합(-COO-) 및 에테르 결합(-O-)을 포함하는 직쇄상, 분지쇄상, 알킬기의 구체적인 예로는,-CH2-CH2-COO-CH2-CH2-O-CH2-CH(CH2-CH3)-CH2-CH2-CH2-CH3, -CH2-CH2-COO-CH2-CH2-O-CH2-CH2-O-CH2-CH(CH2-CH3)-CH2-CH2-CH2-CH3를 들 수 있지만, 이것들로 한정되는 것은 아니다.
R1~R7에 있어서의 치환 혹은 무치환(無置換)의 알케닐기로서는, 탄소수 1부터 18인 직쇄상, 분지쇄상, 단환상 또는 축합 다환상 알케닐기를 들 수 있다. 그것들은 구조 중에 복수의 탄소-탄소 이중 결합을 가지고 있어도 좋다. 구체적인 예로서는, 비닐기, 1-프로페닐기, 알릴기, 2-부테닐기, 3-부테닐기, 이소프로페닐기, 이소부테닐기, 1-펜테닐기, 2-펜테닐기, 3-펜테닐기, 4-펜테닐기, 1-헥세닐기, 2-헥세닐기, 3-헥세닐기, 4-헥세닐기, 5-헥세닐기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 1,3-부타디에닐기, 시클로헥사디에닐기, 시클로펜타디에닐기 등을 들 수 있지만, 이것들로 한정되는 것은 아니다.
R1~R7에 있어서의 치환 혹은 무치환의 아릴기로서는, 탄소수 6~18을 가지는 치환 혹은 미치환(未置換)의 단환 또는 축합 다환방향족기이고, 예를 들면, 페닐기, 1-나프틸기, 2-나프틸기, p-비페닐기, m-비페닐기, 2-안트릴기, 9-안트릴기, 2-페난트릴기, 3-페난트릴기, 9-페난트릴기, 2-플루오레닐기, 3-플루오레닐이기, 9-플루오레닐기, 1-피레닐기, 2-피레닐기, 3-페릴레닐기, o-트릴기, m-트릴기, p-트릴기, 4-메틸비페닐기, 타페닐기, 4-메틸-1-나프틸기, 4-tert-부틸-1-나프틸기, 4-나프틸-1-나프틸기, 6-페닐-2-나프틸기, 10-페닐-9-안트릴기, 스피로플루오레닐기, 4-말레이미딜페닐기, 2-벤조시클로부테닐기 등을 들 수 있다.
일반식(6)에 있어서의 R1~R6 중 적어도 1개가 -OR7인 것이, 명도, 내열성, 및 내광성의 관점에서 바람직하다.
일반식(6)에 나타나는 키노프탈론 색소는, 하기 반응식과 같이, 대응하는 2-메틸퀴놀린과 나프탈렌디카르본산 무수물을 안식향산 중, 고온에서 반응시킴으로써 얻을 수 있다.
[화학식 18]
또한, 일반식(6)의 키노프탈론 색소는 하기 일반식(6a) 및 (6b) 등의 구조의 호변이성체가 존재하지만, 이러한 호변이성체에 대해서도 본 발명의 권리 범위내의 것이다.
[화학식 19]
일반식(6)에 나타나는 키노프탈론 색소의 구체적인 예로서는, 이하의 색소를 들 수 있지만, 본 발명의 색소는 이것들로 한정되지 않는다.
[화학식 20]
일반식(6)에 나타나는 키노프탈론 색소는, 착색재로서 인쇄 잉크, IJ 잉크, 플라스틱, 도료, 섬유, 문구, 필기도구, 화장품 등의 착색에 사용할 수 있다.
(일반식(7)에 나타나는 키노프탈론 색소)
일반식(7), 및 일반식(7A) 중의 R1~R10에 있어서의 할로겐 원자란, 불소 원자, 염소 원자, 브롬 원자, 요오드 원자 등을 들 수 있지만, 이것들로 한정되는 것은 아니다.
R1~R12에 있어서의 치환 혹은 무치환의 알킬기로서는, 탄소수 1부터 30의 직쇄상, 분지쇄상, 단환상 또는 축합 다환상 알킬기, 또는 탄소수 2부터 30이고, 에스테르 결합(-COO-), 에테르 결합(-O-), 술파이드 결합(-S-)으로부터 선택되는 1종류 이상의 결합을 적어도 1개 포함하는 직쇄상, 분지쇄상, 단환상 또는 축합 다환상 알킬기를 들 수 있다. 탄소수 1부터 30의 직쇄상, 분지쇄상, 단환상 또는 축합 다환상 알킬기의 구체적인 예로서는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 펜틸기, 헥실기, 헵틸기, 옥틸기, 노닐기, 데실기, 도데실기, 옥타데실기, 트리플루오로 메틸기, 이소프로필기, 이소부틸기, 이소펜틸기, 2-에틸헥실기, 2-헥실도데실기, sec-부틸기, tert-부틸기, sec-펜틸기, tert-펜틸기, tert-옥틸기, 네오펜틸기, 시클로프로필기, 시클로부틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 아다만틸기, 노르보닐기, 보로닐기, 4-데실시클로헥실기 등을 들 수 있지만, 이것들로 한정되는 것은 아니다.
탄소수 2부터 30이고, 직쇄상, 분지쇄상의 구체적인 예로는,-CH2-CH2-CH2-COO-CH2-CH3, -CH2-CH(-CH3)-CH2-COO-CH2-CH3, -CH2-CH2-CH2-OCO-CH2-CH3, -CH2-CH2-CH2-CH2-COO-CH2-CH(CH2-CH3)-CH2-CH2-CH2-CH3, -(CH2)5-COO-(CH2)11-CH3, -CH2-CH2-CH2-CH-(COO-CH2-CH3)2
-CH2-O-CH3, -CH2-CH2-O-CH2-CH3, -CH2-CH2-CH2-O-CH2-CH3, -(CH2-CH2-O)n-CH3(여기에서 n은 1부터 8이다), -(CH2-CH2-CH2-O)m-CH3(여기에서 m은 1부터 5이다), -CH2-CH(CH3)-O-CH2-CH3-, -CH2-CH-(OCH3)2
-CH2-S-CH3, -CH2-CH2-S-CH2-CH3, -CH2-CH2-CH2-S-CH2-CH3, -(CH2-CH2-S)n-CH3(여기에서 n은 1부터 8이다), -(CH2-CH2-CH2-S)m-CH3(여기에서 m은 1부터 5이다), -CH2-CH(CH3)-S-CH2-CH3-, -CH2-CH-(SCH3)2
-CH2-CH3, -CH2-CH2-COO-CH2-CH2-O-CH2-CH(CH2-CH3)-CH2-CH2-CH2-CH3, -CH2-CH3, -CH2-CH2-COO-CH2-CH2-O-CH2-CH2-O-CH2-CH(CH2-CH3)-CH2-CH2-CH2-CH3을 들 수 있지만, 이것들로 한정되는 것은 아니다.
탄소수 2부터 30이고 경우에 따라서, 에스테르 결합(-COO-), 에테르 결합(-O-), 술파이드 결합(-S-)으로부터 선택되는 1종류 이상의 결합을 적어도 1개 포함하는 단환상 또는 축합 다환상 알킬기의 구체적인 예로서는, 이하와 같은 것을 들 수 있지만, 이것들로 한정되는 것은 아니다.
[화학식 21]
R1~R12에 있어서의 치환 혹은, 무치환의 알케닐기로서는, 탄소수 1부터 18의 직쇄상, 분지쇄상, 단환상 또는 축합 다환상 알케닐기를 들 수 있다. 그것들은 구조 중에 복수의 탄소-탄소 이중결합을 가지고 있어도 좋다. 구체적인 예로서는, 비닐기, 1-프로페닐기, 알릴기, 2-부테닐기, 3-부테닐기, 이소프로페닐기, 이소부테닐기, 1-펜테닐기, 2-펜테닐기, 3-펜테닐기, 4-펜테닐기, 1-헥세닐기, 2-헥세닐기, 3-헥세닐기, 4-헥세닐기, 5-헥세닐기, 시클로펜테닐기, 시클로헥세닐기, 1,3-부타디에닐기, 시클로헥사디에닐기, 시클로펜타디에닐기 등을 들 수 있지만, 이것들로 한정되는 것은 아니다.
R1~R12에 있어서의 치환 혹은 미치환의 아릴기로는, 탄소수 6~30을 가지는 치환 혹은 미치환의 헤테로원자를 포함해도 좋은 단환 또는 축합 다환방향족기이고, 예를 들면, 페닐기, 1-나프틸기, 2-나프틸기, p-비페닐기, m-비페닐기, 2-안트릴기, 9-안트릴기, 2-페난트릴기, 3-페난트릴기, 9-페난트릴기, 2-플루오레닐기, 3-플루오레닐기, 9-플루오레닐기, 1-피레닐기, 2-피레닐기, 3-페릴레닐기, 타페닐기, 티에닐기, 벤조티에닐기, 나프트티에닐기, 프릴기, 피라닐기, 피로릴기, 이미다졸기, 피리딜기, 인돌기, 티아졸기 등을 들 수 있다.
또한, R1~R12에 있어서의 치환 혹은 미치환의 알킬기, 및 치환 혹은 미치환의 아릴기의 수소 원자는 나아가서 다른 치환기로 치환되어 있어도 좋다.
그러한 치환기로서는, 할로겐 원자, 치환 혹은 미치환의 알킬기, 치환 혹은 미치환의 아릴기, 니트로기, 히드록실기, 치환 혹은 미치환의 알콕실기, 치환 혹은 미치환의 아릴옥시기를 들 수 있다.
여기에서, 할로겐 원자, 치환 혹은 미치환의 알킬기, 및 치환 혹은 미치환의 아릴기로는 R1~R12에 있어서의 할로겐 원자, 치환 혹은 미치환의 알킬기, 및 치환 혹은 미치환의 아릴기와 같은 것이다.
또한, 치환 혹은 미치환의 알콕실기로는, R1~R12에 있어서의 치환 혹은 미치환의 알킬기에 산소 원자가 결합한 기이다.
또한, 치환 혹은 미치환의 아릴옥시기로서는, R1~R12에 있어서의 치환 혹은 미치환의 아릴기에 산소 원자가 결합한 기이다.
일반식(7A)에 나타나는 칼라 필터용 키노프탈론 색소 중에서, 특히 바람직하게는, 일반식(7B)에 나타나는 칼라 필터용 키노프탈론 색소이다.
일반식(7B) 중의 R13~R18에 있어서의 할로겐 원자, 치환 혹은 무치환의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 알케닐기, 및 치환 혹은 무치환의 아릴기는, R1~R12에 있어서의 할로겐 원자, 치환 혹은 무치환의 알킬기, 치환 혹은 무치환의 알케닐기, 및 치환 혹은 무치환의 아릴기와 같은 것이다.
일반식(7)에 나타나는 칼라 필터용 키노프탈론 색소는, 하기 반응식처럼, 대응하는 2-메틸퀴놀린과 대응하는 무수프탈산을 안식향산 중, 고온에서 반응시킴으로써 얻을 수 있다.
[화학식 22]
또한, 일반식(7)의 키노프탈론 색소는 하기 일반식(7a) 및 (7b) 등의 구조의 호변이성체가 존재하지만, 이러한 호변이성체에 대하여서도 본 발명의 권리 범위내의 것이다.
[화학식 23]
일반식(7A)에 나타나는 키노프탈론 색소의 구체적인 예로는, 이하의 색소를 들 수 있지만, 본 발명의 색소는 이것들로 한정되지 않는다.
[화학식 24]
(일반식(8A) 및 (8B)에 나타나는 프탈로시아닌 안료)
본 실시형태에 이용하는 알루미늄프탈로시아닌 안료로서는, 프탈로시아닌환의 중심에 3가의 알루미늄이 배위한 구조를 가지는 것이면, 특별히 제한은 없다. 알루미늄프탈로시아닌 안료에 있어서, 알루미늄은 3가인 점에서 프탈로시아닌과의 결합 외에도 결합을 가지고, 단량체 외에도 2량체, 3량체라는 구조를 가지는 것이 알려져 있다. 또한, 프탈로시아닌환을 화학적으로 수식하는 것도 가능하고, 다양한 구조를 취하는 것이 알려져 있다. 본 실시형태에 있어서의 알루미늄프탈로시아닌 안료는, 단량체 뿐만 아니라, 2량체, 3량체의 구조, 또는 프탈로시아닌환을 화학적으로 수식한 것 등 , 어떠한 형태를 취하는 것이어도 좋다.
이들 중에서도, 알루미늄프탈로시아닌 안료로서는, 일반식(8A) 또는 일반식(8B)의 구조로 나타나는 것이, 색특성, 분산성의 점에서 바람직하다.
일반식(8A) 중, X1~X4는, 동일해도 좋고 달라도 좋으며, 그 구체적인 예로서는, 치환기를 가져도 좋은 알킬기, 치환기를 가져도 좋은 아릴기, 치환기를 가져도 좋은 시클로알킬기, 치환기를 가져도 좋은 복소환기, 치환기를 가져도 좋은 알콕실기, 치환기를 가져도 좋은 아릴옥시기, 치환기를 가져도 좋은 알킬티오기, 치환기를 가져도 좋은 아릴티오기를 들 수 있다. 상기 X1~X4가 치환기를 가지는 경우, 치환기는 동일해도 좋고 달라도 좋으며, 그 구체적인 예로서는, 불소, 염소, 브롬 등의 할로겐기, 아미노기, 수산기, 니트로기 등의 특성기 외에, 알킬기, 아릴기, 시클로알킬기, 알콕실기, 아릴옥시기, 알킬티오기, 아릴티오기 등을 들 수 있다. 또한, 이러한 치환기는 복수 존재하여도 좋다.
치환기를 가져도 좋은 알킬기의 「알킬기」로서는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, 네오펜틸기, n-헥실기, n-옥틸기, 스테아릴기, 2-에틸헥실기 등의 직쇄 또는 분지 알킬기를 들 수 있고, 「치환기를 가지는 알킬기」로서는, 트리클로로메틸기, 트리플루오로메틸기, 2,2,2-트리플루오로에틸기, 2,2-디브로모에틸기, 2,2,3,3-테트라플루오로 프로필기, 2-에톡시에틸기, 2-부톡시에틸기, 2-니트로프로필기, 벤질기, 4-메틸벤질기, 4-tert-부틸벤질기, 4-메톡시벤질기, 4-니트로벤질기, 2,4-디클로로벤질기 등을 들 수 있다.
치환기를 가져도 좋은 아릴기의 「아릴기」로서는, 페닐기, 나프틸기, 안트릴기 등을 들 수 있고, 「치환기를 가지는 아릴기」로서는, p-메틸페닐기, p-브로모페닐기, p-니트로페닐기, p-메톡시페닐기, 2,4-디클로로페닐기, 펜타플루오로페닐기, 2-아미노페닐기, 2-메틸-4-클로로페닐기, 4-히드록시-1-나프틸기, 6-메틸-2-나프틸기, 4,5,8-트리클로로-2-나프틸기, 안트라퀴노닐기, 2-아미노안트라퀴노닐기 등을 들 수 있다.
치환기를 가져도 좋은 시클로알킬기의 「시클로알킬기」로서는, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 아다만틸기 등을 들 수 있고, 「치환기를 가지는 시클로알킬기」로는, 2,5-디메틸시클로펜틸기, 4-tert-부틸시클로헥실기 등을 들 수 있다.
치환기를 가져도 좋은 복소환기의 「복소환기」로서는, 피리딜기, 피라질기, 피페리디노기, 피라닐기, 모르폴린기, 아크리디닐기 등을 들 수 있고, 「치환기를 가지는 복소환기」로서는, 3-메틸피리딜기, N-메틸피페리딜기, N-메틸피로릴기 등을 들 수 있다.
치환기를 가져도 좋은 알콕실기의 「알콕실기」로서는, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 이소프로폭시기, n-부톡시기, 이소부톡시기, tert-부톡시기, 네오펜틸옥시기, 2,3-디메틸-3-펜틸옥시, n-헥실옥시기, n-옥틸옥시기, 스테아릴옥시기, 2-에틸헥실옥시기 등의 직쇄 또는 분지 알콕실기를 들 수 있고, 「치환기를 가지는 알콕실기」로서는, 트리클로로메톡시기, 트리플루오로메톡시기, 2,2,2-트리플루오로에톡시기, 2,2,3,3-테트라플루오로프로폭시기, 2,2-디트리플루오로메틸프로폭시기, 2-에톡시에톡시기, 2-부톡시에톡시기, 2-니트로프로폭시기, 벤질옥시기 등을 들 수 있다.
치환기를 가져도 좋은 아릴옥시기의 「아릴옥시기」로서는, 페녹시기, 나프톡시기, 안트릴옥시기 등을 들 수 있고, 「치환기를 가지는 아릴옥시기」로서는, p-메틸페녹시기, p-니트로페녹시기, p-메톡시페녹시기, 2,4-디클로로페녹시기, 펜타플루오로페녹시기, 2-메틸-4-클로로페녹시기 등을 들 수 있다.
치환기를 가져도 좋은 알킬티오기의 「알킬티오기」로서는, 메틸티오기, 에틸티오기, 프로필티오기, 부틸티오기, 펜틸티오기, 헥실티오기, 옥틸티오기, 데실티오기, 도데실티오기, 옥타데실티오기 등을 들 수 있고, 「치환기를 가지는 알킬티오기」로서는, 메톡시에틸티오기, 아미노에틸티오기, 벤질아미노에틸티오기, 메틸카르보닐아미노에틸티오기, 페닐카르보닐아미노에틸티오기 등을 들 수 있다.
치환기를 가져도 좋은 아릴티오기의 「아릴티오기」로서는, 페닐티오기, 1-나프틸티오기, 2-나프틸티오기, 9-안트릴티오기 등을 들 수 있고, 「치환기를 가지는 아릴티오기」로서는, 클로로페닐티오기, 트리플루오로메틸페닐티오기, 시아노페닐티오기, 니트로페닐티오기, 2-아미노페닐티오기, 2-히드록시페닐티오기 등을 들 수 있다.
다음으로, Yl~Y4의 구체적인 예로는, 할로겐 원자, 니트로기, 치환기를 가져도 좋은 프탈이미도메틸기(C6H4(CO)2N-CH2-), 술파모일기(H2NSO2-)를 들 수 있다. 또한, 치환기를 가지는 프탈이미도메틸기란, 프탈이미도메틸기 중의 수소 원자가 치환기에 의하여 치환된 구조를 나타내고, 치환기를 가지는 술파모일기란, 술파모일기 중의 수소 원자가 치환기에 의하여 치환된 구조를 나타낸다. 바람직한 Y는, 할로겐 원자 및 술파모일기이다. ml~m4가 0인(즉, Yl~Y4가 없다) 프탈로시아닌 화합물도 알맞게 사용할 수 있다. 할로겐 원자로서는, 불소, 염소, 브롬, 요오드를 들 수 있다. 치환기를 가져도 좋은 프탈이미도메틸기, 및 치환기를 가져도 좋은 술파모일기의 「치환기」로서는, X1~X4의 치환기와 같은 것이다.
Z는, 수산기, 염소 원자,-OP(=O)R1R2, 또는 -O-SiR3R4R5로 나타나고, 여기에서 R1, R2는 각각, 수소 원자, 수산기, 치환기를 가져도 좋은 알킬기, 치환기를 가져도 좋은 아릴기, 치환기를 가져도 좋은 알콕실기, 치환기를 가져도 좋은 아릴옥시기를 나타내고, R1, R2가 서로 결합하여 고리를 형성하여도 좋다.
여기에서, R1 및 R2에 있어서의 알킬기로서는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, 네오펜틸기, n-헥실기, n-옥틸기, 스테아릴기, 2-에틸헥실기 등의 직쇄 또는 분지 알킬기를 들 수 있고, 알킬기가 치환기를 가지는 알킬기인 경우의 치환기로서는, 염소, 불소, 브롬 등의 할로겐 원자, 메톡시기 등의 알콕실기, 페닐기, 트릴기 등의 방향족기, 니트로기 등이 있다. 또한, 치환기는 복수 존재하여도 좋다. 치환기를 가지는 알킬기로서는, 예를 들면, 트리클로로메틸기, 트리플루오로메틸기, 2,2,2-트리플루오로에틸기, 2,2-디브로모에틸기, 2-에톡시에틸기, 2-부톡시에틸기, 2-니트로프로필기, 벤질기, 4-메틸벤질기, 4-tert-부틸벤질기, 4-메톡시벤질기, 4-니트로벤질기, 2,4-디클로로벤질기 등을 들 수 있다.
R1 및 R2에 있어서의 아릴기로서는, 페닐기, 나프틸기, 안트릴기 등이 있고, 아릴기가 치환기를 가지는 경우의 치환기로서는, 염소, 불소, 브롬 등의 할로겐 원자, 알킬기, 알콕실기, 아미노기, 니트로기 등이 있다. 또한, 치환기는 복수 존재하여도 좋다. 치환기를 가지는 아릴기에는, 예를 들어, p-트릴기, p-브로모페닐기, p-니트로페닐기, p-메톡시페닐기, 2,4-디클로로페닐기, 펜타플루오로페닐기, 2-디메틸아미노페닐기, 2-메틸-4-클로로페닐기, 4-메톡시-1-나프틸기, 6-메틸-2-나프틸기, 4,5,8-트리클로로-2-나프틸기, 안트라퀴노닐기 등이 있다.
R1 및 R2에 있어서의 알콕실기로서는, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 이소프로폭시기, n-부톡시기, 이소부톡시기, tert-부톡시기, 네오펜틸옥시기, 2,3-디메틸-3-펜틸옥시기, n-헥실옥시기, n-옥틸옥시기, 스테아릴옥시기, 2-에틸헥실옥시기 등의 직쇄 또는 분지 알콕실기를 들 수 있고, 치환기를 가지는 알콕실기의 치환기로서는, 염소, 불소, 브롬 등의 할로겐 원자, 알콕실기, 페닐기, 트릴기 등의 아릴기, 니트로기 등이 있다. 또한, 치환기는 복수 존재하여도 좋다. 치환기를 가지는 알콕실기로서는, 예를 들면, 트리클로로메톡시기, 트리플루오로메톡시기, 2,2,2-트리플루오로에톡시기, 2,2,3,3-테트라플루오로프로폭시기, 2,2-디트리플루오로메틸프로폭시기, 2-에톡시에톡시기, 2-부톡시에톡시기, 2-니트로프로폭시기, 벤질옥시기 등이 있다.
R1 및 R2에 있어서의 아릴옥시기로는, 페녹시기, 나프탈옥시기, 안트릴옥시기 등이 있고, 아릴옥시기가 치환기를 가지는 경우의 치환기로서는, 염소, 불소, 브롬 등의 할로겐 원자, 알킬기, 알콕실기, 아미노기, 니트로기 등이 있다. 또한, 치환기는 복수 존재하여도 좋다. 치환기를 가지는 아릴옥시기에는, 예를 들면, p-메틸페녹시기, p-니트로페녹시기, p-메톡시페녹시기, 2,4-디클로로페녹시기, 펜타플루오로페녹시기, 2-메틸-4-클로로페녹시기 등이 있다.
일반식(8A)에 나타나는 알루미늄프탈로시아닌 안료로서는, 분산성이나 색특성의 관점에서, R1, R2 중에 적어도 1개가 치환기를 가져도 좋은 아릴기 또는 치환기를 가져도 좋은 아릴옥시기인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, R1, R2가 모두 아릴기 또는 아릴옥시기이다. 더욱 바람직하게는, R1, R2가 모두 페닐기 또는 페녹시기이다.
일반식(8A) 중, R3, R4 및 R5는, 각각 독립적으로 탄소수 1~18의 알킬기, 또는 고리의 수가 4 이하인 방향족기이다. 상기 범위 내라면, 단위중량 정도의 흡광 계수가 충분하고, 착색 조성물 중의 안료 농도를 적당한 범위로 할 수 있다.
R3, R4 및 R5에 있어서의 알킬기로서 직쇄 외에, 분기하거나 고리 모양이 되어 있어도 좋고, 헤테로 원자수가 합계 3 이하의 범위에서, 관능기를 가지고 있어도 좋다. 예시하면, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 헥실기, 옥틸기, 데실기, 도데실기, 옥타데실기, 이소프로필기, 이소부틸기, sec-부틸기, tert-부틸기, 1-에틸펜틸기, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 트리플루오로메틸기, 2-에틸헥실기, 페나실기, 1-나프토일메틸기, 2-나프토일메틸기, 4-메틸술파닐페나실기, 4-페닐술파닐페나실기, 4-디메틸아미노페나실기, 4-시아노페나실기, 4-메틸페나실기, 2-메틸페나실기, 3-플루오로페나실기, 3-트리플루오로메틸페나실기, 및 3-니트로페나실기 등을 들 수 있다.
R3, R4 및 R5에 있어서의 방향족기로서, 방향족환에 헤테로 원자를 포함하고 있어도 좋고, 각 방향족환에 헤테로 원자수 2 이하의 범위에서, 관능기를 가지고 있어도 좋다. 예시하면, 페닐기, 비페닐기, 1-나프틸기, 2-나프틸기, 9-안트릴기, 9-페난트릴기, 1-피레닐기, 5-나프타세닐기, 1-인데닐기, 2-아즈레닐기, 9-플루오레닐기, 타페닐기, 쿼터페닐기, o-, m- 및 p-트릴기, 크실릴기, o-, m- 및 p-큐메닐기, 메시틸기, 펜타레닐기, 비나프탈레닐기, 타나프탈레닐기, 쿼터나프탈레닐기, 헵타레닐기, 비페닐레닐기, 인다세닐기, 플루오란테닐기, 아세나프틸레닐기, 아세안트릴레닐기, 페나레닐기, 플루오레닐기, 안트릴기, 비안트라세닐기, 타안트라세닐기, 쿼터안트라세닐기, 안트라퀴놀릴기, 페난트릴기, 트리페닐레닐기, 피레닐기, 크리세닐기, 나프타세닐기, 프레이아데닐기, 피세닐기, 페릴레닐기, 테트라페닐레닐기, 및 코로네닐기 등을 들 수 있다.
일반식(8A)에 나타나는 프탈로시아닌 화합물 중, 내열성·내광성의 관점에서, Z는 -OP(=O)R1R2인 것이 더 바람직하다.
일반식(8B) 중, X5~X12는, 동일해도 좋고 달라도 좋으며, 그 구체적인 예로서는, 치환기를 가져도 좋은 알킬기, 치환기를 가져도 좋은 아릴기, 치환기를 가져도 좋은 시클로알킬기, 치환기를 가져도 좋은 복소환기, 치환기를 가져도 좋은 알콕실기, 치환기를 가져도 좋은 아릴옥시기, 치환기를 가져도 좋은 알킬티오기, 치환기를 가져도 좋은 아릴티오기를 들 수 있다. 상기 X5~X12가 치환기를 가지는 경우, 치환기는 동일해도 좋고 달라도 좋으며, 그 구체적인 예로서는, 불소, 염소, 브롬 등의 할로겐기, 아미노기, 수산기, 니트로기 등의 특성기 외에, 알킬기, 아릴기, 시클로알킬기, 알콕실기, 아릴옥시기, 알킬티오기, 아릴티오기 등을 들 수가 있다. 또한, 이들 치환기는 복수 존재하여도 좋다.
치환기를 가져도 좋은 알킬기의 「알킬기」로서는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, 네오펜틸기, n-헥실기, n-옥틸기, 스테아릴기, 2-에틸헥실기 등의 직쇄 또는 분지 알킬기를 들 수 있고, 「치환기를 가지는 알킬기」로서는, 트리클로로메틸기, 트리플루오로메틸기, 2,2,2-트리플루오로에틸기, 2,2-디브로모에틸기, 2,2,3,3-테트라플루오로프로필기, 2-에톡시에틸기, 2-부톡시에틸기, 2-니트로프로필기, 벤질기, 4-메틸벤질기, 4-tert-부틸벤질기, 4-메톡시벤질기, 4-니트로벤질기, 2,4-디클로로벤질기 등을 들 수 있다.
치환기를 가져도 좋은 아릴기의 「아릴기」로서는, 페닐기, 나프틸기, 안트릴기 등을 들 수 있고, 「치환기를 가지는 아릴기」로서는, p-메틸페닐기, p-브로모페닐기, p-니트로페닐기, p-메톡시페닐기, 2,4-디클로로페닐기, 펜타플루오로페닐기, 2-아미노페닐기, 2-메틸-4-클로로페닐기, 4-히드록시-1-나프틸기, 6-메틸-2-나프틸기, 4,5,8-트리클로로-2-나프틸기, 안트라퀴노닐기, 2-아미노안트라퀴노닐기 등을 들 수 있다.
치환기를 가져도 좋은 시클로알킬기의 「시클로알킬기」로서는, 시클로펜틸기, 시클로헥실기, 아다만틸기 등을 들 수 있고, 「치환기를 가지는 시클로알킬기」로서는, 2,5-디메틸시클로펜틸기, 4-tert-부틸시클로헥실기 등을 들 수 있다.
치환기를 가져도 좋은 복소환기의 「복소환기」로서는, 피리딜기, 피라질기, 피페리디노기, 피라닐기, 모르폴린기, 아크리디닐기 등을 들 수 있고, 「치환기를 가지는 복소환기」로서는, 3-메틸피리딜기, N-메틸피페리딜기, N-메틸피로릴기 등을 들 수 있다.
치환기를 가져도 좋은 알콕실기의 「알콕실기」로서는, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 이소프로폭시기, n-부톡시기, 이소부톡시기, tert-부톡시기, 네오펜틸옥시기, 2,3-디메틸-3-펜틸옥시, n-헥실옥시기, n-옥틸옥시기, 스테아릴옥시기, 2-에틸헥실옥시기 등의 직쇄 또는 분지 알콕실기를 들 수 있고, 「치환기를 가지는 알콕실기」로서는, 트리클로로메톡시기, 트리플루오로메톡시기, 2,2,2-트리플루오로에톡시기, 2,2,3,3-테트라플루오로프로폭시기, 2,2-디트리플루오로메틸프로폭시기, 2-에톡시에톡시기, 2-부톡시에톡시기, 2-니트로프로폭시기, 벤질옥시기 등을 들 수 있다.
치환기를 가져도 좋은 아릴옥시기의 「아릴옥시기」로서는, 페녹시기, 나프톡시기, 안트릴옥시기 등을 들 수 있고, 「치환기를 가지는 아릴옥시기」로서는, p-메틸페녹시기, p-니트로페녹시기, p-메톡시페녹시기, 2,4-디클로로페녹시기, 펜타플루오로페녹시기, 2-메틸-4-클로로페녹시기 등을 들 수 있다.
치환기를 가져도 좋은 알킬티오기의 「알킬티오기」로서는, 메틸티오기, 에틸티오기, 프로필티오기, 부틸티오기, 펜틸티오기, 헥실티오기, 옥틸티오기, 데실티오기, 도데실티오기, 옥타데실티오기 등을 들 수 있고, 「치환기를 가지는 알킬티오기」로서는, 메톡시에틸티오기, 아미노에틸티오기, 벤질아미노에틸티오기, 메틸카르보닐아미노에틸티오기, 페닐카르보닐아미노에틸티오기 등을 들 수 있다.
치환기를 가져도 좋은 아릴티오기의 「아릴티오기」로서는, 페닐티오기, 1-나프틸티오기, 2-나프틸티오기, 9-안트릴티오기 등을 들 수 있고, 「치환기를 가지는 아릴티오기」로서는, 클로로페닐티오기, 트리플루오로메틸페닐티오기, 시아노페닐티오기, 니트로페닐티오기, 2-아미노페닐티오기, 2-히드록시페닐티오기 등을 들 수 있다.
다음으로, Y5~Y12의 구체적인 예로는, 할로겐 원자, 니트로기, 치환기를 가져도 좋은 프탈이미도메틸기(C6H4(CO)2N-CH2-), 술파모일기(H2NSO2-)를 들 수 있다. 또한, 치환기를 가지는 프탈이미도메틸기란, 프탈이미도메틸기 중의 수소 원자가 치환기에 의하여 치환된 구조를 나타내며, 치환기를 가지는 술파모일기란, 술파모일기 중의 수소 원자가 치환기에 의하여 치환된 구조를 나타낸다. 바람직한 Y는, 할로겐 원자 및 술파모일기다. ml~m4가 0인(즉, Y5~Y12가 없다) 프탈로시아닌 화합물도 알맞게 사용할 수 있다. 할로겐 원자로서는, 불소, 염소, 브롬, 요오드를 들 수 있다. 치환기를 가져도 좋은 프탈이미도메틸기, 및 치환기를 가져도 좋은 술파모일기의 「치환기」로서는, X5~X12의 치환기와 같은 것이다.
일반식(8B) 중, L은 -O-SiR6R7-O-, -O-SiR6R7-O-SiR8R9-O-, 또는 -O-P(=O)R10-O-를 나타내고, R6~R10는 각각 독립적으로 수소 원자, 수산기, 치환기를 가져도 좋은 알킬기, 치환기를 가져도 좋은 아릴기, 치환기를 가져도 좋은 알콕실기, 또는 치환기를 가져도 좋은 아릴옥시기를 나타낸다.
여기에서, R6~R10에 있어서의 알킬기로서는, 메틸기, 에틸기, 프로필기, 이소프로필기, 부틸기, 이소부틸기, tert-부틸기, 네오펜틸기, n-헥실기, n-옥틸기, 스테아릴기, 2-에틸헥실기 등의 직쇄 또는 분지 알킬기를 들 수 있고, 알킬기가 치환기를 가지는 알킬기인 경우의 치환기로서는, 염소, 불소, 브롬 등의 할로겐 원자, 메톡시기 등의 알콕실기, 페닐기, 트릴기 등의 방향족기, 니트로기 등이 있다. 또한, 치환기는 복수 존재하여도 좋다. 치환기를 가지는 알킬기로서는, 예를 들면, 트리클로로메틸기, 트리플루오로메틸기, 2,2,2-트리플루오로에틸기, 2,2-디브로모에틸기, 2-에톡시에틸기, 2-부톡시에틸기, 2-니트로프로필기, 벤질기, 4-메틸벤질기, 4-tert-부틸벤질기, 4-메톡시벤질기, 4-니트로벤질기, 2,4-디클로로벤질기 등을 들 수 있다.
R6~R10에 있어서의 아릴기로서는, 페닐기, 나프틸기, 안트릴기 등이 있고, 아릴기가 치환기를 가지는 경우의 치환기로서는, 염소, 불소, 브롬 등의 할로겐 원자, 알킬기, 알콕실기, 아미노기, 니트로기 등이 있다. 또한, 치환기는 복수 존재하여도 좋다. 치환기를 가지는 아릴기에는, 예를 들면, p-트릴기, p-브로모페닐기, p-니트로페닐기, p-메톡시페닐기, 2,4-디클로로페닐기, 펜타플루오로페닐기, 2-디메틸아미노페닐기, 2-메틸-4-클로로페닐기, 4-메톡시-1-나프틸기, 6-메틸-2-나프틸기, 4,5,8-트리클로로-2-나프틸기, 안트라퀴노닐기 등이 있다.
R6~R10에 있어서의 알콕실기로서는, 메톡시기, 에톡시기, 프로폭시기, 이소프로폭시기, n-부톡시기, 이소부톡시기, tert-부톡시기, 네오펜틸옥시기, 2,3-디메틸-3-펜틸옥시기, n-헥실옥시기, n-옥틸옥시기, 스테아릴옥시기, 2-에틸헥실옥시기 등의 직쇄 또는 분지 알콕실기를 들 수 있고, 치환기를 가지는 알콕실기의 치환기로서는, 염소, 불소, 브롬 등의 할로겐 원자, 알콕실기, 페닐기, 트릴기 등의 아릴기, 니트로기 등이 있다. 또한, 치환기는 복수 존재하여도 좋다. 치환기를 가지는 알콕실기로서는, 예를 들면, 트리클로로메톡시기, 트리플루오로메톡시기, 2,2,2-트리플루오로에톡시기, 2,2,3,3-테트라플루오로프로폭시기, 2,2-디트리플루오로메틸프로폭시기, 2-에톡시에톡시기, 2-부톡시에톡시기, 2-니트로프로폭시기, 벤질옥시기 등이 있다.
R6~R10에 있어서의 아릴옥시기로서는, 페녹시기, 나프탈옥시기, 안트릴옥시기 등이 있고, 아릴옥시기가 치환기를 가지는 경우의 치환기로서는, 염소, 불소, 브롬 등의 할로겐 원자, 알킬기, 알콕실기, 아미노기, 니트로기 등이 있다. 또한, 치환기는 복수 존재하여도 좋다. 치환기를 가지는 아릴옥시기에는, 예를 들면, p-메틸페녹시기, p-니트로페녹시기, p-메톡시페녹시기, 2,4-디클로로페녹시기, 펜타플루오로페녹시기, 2-메틸-4-클로로페녹시기 등이 있다.
일반식(8B)에 나타나는 프탈로시아닌 화합물로서는, 분산체의 점도나 색특성의 관점에서, R6~R7, R6~R9에 있어서 적어도 1개, 및 R10가 치환기를 가져도 좋은 아릴기 또는 치환기를 가져도 좋은 아릴옥시기인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 R6~R7, R6~R9, 및 R10이 모두 아릴기, 또는 아릴옥시기이다. 더욱 바람직하게는, R6~R7, R6~R9, 및 R10이 모두 페닐기, 또는 페녹시기이다.
(그 외의 착색제)
일반식(1), (6) 또는 (7)에 나타나는 착색제를 포함하는 착색 조성물은, 그 색상 자체는 황색을 나타내는 것이고, 필요에 따라서, 그 외의 안료와 병용함으로써, 황색, 나아가서 녹색, 적색을 나타내는 착색 조성물로 할 수가 있고, 내성이 뛰어남과 동시에, 발색성, 색 재현성이 뛰어난 착색제를 얻을 수 있다. 녹색 안료 및/또는 청색 안료와 병용함으로써, 고명도이고, 녹색 필터 세그먼트에 이용하는 녹색 착색제를 얻을 수 있다. 또한, 적색 안료와 병용함으로써(필요에 따라서 오렌지색 안료도 병용), 고 명도인, 적색 필터 세그먼트에 이용하는 적색 착색제를 얻을 수 있다. 또한, 황색 안료와 병용함으로써, 고명도를 유지하면서 내성이 뛰어나고 착색력이 있는, 황색 필터 세그먼트에 이용하는 황색 착색제를 얻을 수 있다. 또한, 상기의 필터 세그먼트에는 염료를 병용할 수 있다. 이하, 안료 및 염료를 예시한다.
녹색 안료로서는, 폴리할로겐화 프탈로시아닌 안료를 이용하는 것이 바람직하다. 폴리할로겐화 프탈로시아닌 안료란, 적어도 2개 이상의 할로겐 원자를 가지는 프탈로시아닌 안료를 나타내는 것이다. 구체적으로는, C.I. 피그먼트 그린 7, 10, 36, 37, 58 등을 들 수 있다. 그 중에서도 바람직한 것은, C.I. 피그먼트 그린 36, 58이다.
청색 안료로서는, 알루미늄프탈로시아닌 안료를 이용하는 것이 바람직하다. 알루미늄프탈로시아닌 안료는, 할로겐화 프탈로시아닌 안료와 비교하여 착색력이 높은 점에서 바람직한 안료이다. 이에 의해 안료의 첨가량을 저감하거나 칼라 필터의 막의 두께를 얇게 할 수가 있다. 또한, 할로겐 원자를 함유하지 않는 점도 환경 안전성을 고려한 경우에 바람직한 것이다.
황색 안료로서는, C.I. 피그먼트 옐로우 1, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 24, 31, 32, 34, 35, 35:1,36, 36:1,37, 37:1, 40, 42, 43, 53, 55, 60, 61, 62, 63, 65, 73, 74, 77, 81, 83, 93, 94, 95, 97, 98, 100, 101, 104, 106, 108, 109, 110, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 123, 126, 127, 128, 129, 138, 139, 147, 150, 151, 152, 153, 154, 155, 156, 161, 162, 164, 166, 167, 168, 169, 170, 171, 172, 173, 174, 175, 176, 177, 179, 180, 181, 182, 185, 187, 188, 193, 194, 198, 199, 213, 214, 218, 219, 220, 또는 221 등의 황색 안료를 들 수 있다. 그 중에서도, 내열성, 내광성 및 명도의 관점에서 C.I. 피그먼트 옐로우 138, 139, 150, 185가 바람직하다.
적색 안료로서는, C.I. 피그먼트 레드 7, 14, 41, 48:1, 48:2, 48:3, 48:4, 57:1, 81, 81:1, 81:2, 81:3, 81:4, 122, 146, 149, 166, 168, 169, 176, 177, 178, 179, 184, 185, 187, 200, 202,208, 210, 221, 242,246, 254, 255, 264, 270, 272,273, 274, 276, 277, 278, 279, 280, 281, 282,283, 284, 285, 286 또는 287 등이 이용된다. 그 중에서도 C.I. 피그먼트 레드 177, 179, 254를 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 크산텐계, 아조계, 디스아조계, 안트라퀴논계 등의 적색 염료도 사용할 수 있다. 구체적으로는, C.I. 애시드 레드 52, 87, 92, 289, 338 등의 크산텐계 산성염료의 조염화합물 등을 들 수 있다. 여기에서 특히 바람직한 안료는, C.I. 피그먼트 레드 177, 254이다.
오렌지색 안료로서는, C.I. 피그먼트 오렌지 38, 43, 71 또는 73 등을 들 수 있다.
황색 염료로서는, 아조 염료, 아조 금속착염 염료, 안트라퀴논 염료, 인디고 염료, 티오인디고 염료, 프탈로시아닌 염료, 디페닐메탄 염료, 트리페닐메탄 염료, 크산텐 염료, 티아진 염료, 양이온 염료, 시아닌 염료, 니트로 염료, 퀴놀린 염료, 나프토퀴논 염료, 옥사진 염료를 들 수 있다.
황색 염료의 구체적인 예로는, C.I. 애시드 옐로우 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 9:1, 10, 11, 11:1, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 17:1, 18, 20, 21, 22, 23, 25, 26, 27, 29, 30, 31, 33, 34, 36, 38, 39, 40, 40:1, 41, 42, 42:1, 43, 44, 46, 48, 51, 53, 55, 56, 60, 63, 65, 66, 67, 68, 69, 72, 76, 82, 83, 84, 86, 87, 90, 94, 105, 115, 117, 122, 127, 131, 132, 136, 141, 142, 143, 144, 145, 146, 149, 153, 159, 166, 168, 169, 172, 174, 175, 178, 180, 183, 187, 188, 189, 190, 191, 192, 199 등을 들 수 있다.
또한, C.I. 다이렉트 옐로우 1, 2, 4, 5, 12, 13, 15, 20, 24, 25, 26, 32, 33, 34, 35, 41, 42, 44, 44:1, 45, 46, 48, 49, 50, 51, 61, 66, 67, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 81, 84, 86, 90, 91, 92, 95, 107, 110, 117, 118, 119, 120, 121, 126, 127, 129, 132, 133, 134 등도 들 수 있다.
또한, C.I. 베이직 옐로우 1, 2, 5, 11, 13, 14, 15, 19, 21, 24, 25, 28, 29, 37, 40, 45, 49, 51, 57, 79, 87, 90, 96, 103, 105, 106 등을 들 수 있다.
또한, C.I. 솔벤트 옐로우 2, 3, 4, 7, 8, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 18, 19, 21, 22, 25, 27, 28, 29, 30, 32, 33, 34, 40, 42, 43, 44, 45, 47, 48, 56, 62, 64, 68, 69, 71, 72, 73, 77, 79, 81, 82, 83, 85, 88, 89, 90, 93, 94, 98, 104, 107, 114, 116, 117, 124, 130, 131, 133, 135, 138, 141, 143, 145, 146, 147, 157, 160, 162, 163, 167, 172, 174, 175, 176, 177, 179, 181, 182, 183, 184, 185, 186, 187, 188, 190, 191, 192, 194, 195 등도 들 수 있다.
또한, C.I. 디스퍼즈 옐로우 1, 2, 3, 5, 7, 8, 10, 11, 13, 13, 23, 27, 33, 34, 42, 45, 48, 51, 54, 56, 59, 60, 63, 64, 67, 70, 77, 79, 82, 85, 88, 93, 99, 114, 118, 119, 122, 123, 124, 126, 163, 184, 184:1, 202, 211, 229, 231, 232, 233, 241, 245, 246, 247, 248, 249, 250, 251 등을 들 수 있다.
본 실시형태에 의한 착색 조성물의 모든 불휘발 성분 중에 있어서 바람직한 착색제의 함유량으로서는, 충분한 색 재현성, 안정성의 관점에서 10~90중량%이고, 더 바람직하게는 15~85중량%이며, 가장 바람직하게는 20~80중량%이다.
황색 색소를 병용하는 경우에는, 황색 색소/일반식(8A) 및/또는 (8B)에 나타나는 알루미늄프탈로시아닌 안료의 중량비가 80/20~10/90이 바람직하다. 이 범위를 충족함으로써, 명도가 뛰어나고, 색도의 범위가 넓은 녹색 필터 세그먼트의 형성이 가능해진다.
일반식(1)에 나타나는 키노프탈론 화합물과 일반식(6)에 나타나는 키노프탈론 색소를 병용하는 경우는, 일반식(1)에 나타나는 키노프탈론 화합물 100중량부에 대하여, 일반식(6)에 나타나는 키노프탈론 색소 10~1500중량부의 범위가 바람직하고, 보다 바람직하게는 100~1200중량부의 범위이다. 일반식(6)에 나타나는 키노프탈론 색소가 10중량부보다 많으면 명도 향상의 효과를 발휘할 수 있다. 또한, 1500중량부보다 적으면 명암비 및 감광성 착색 조성물로 이용한 경우의 감도가 양호해지기 때문에 바람직하다.
녹색 필터 세그먼트를 형성하는 착색제(또는 착색 조성물)의 경우는, 녹색 안료 및/또는 청색 안료와 일반식(6)에 나타나는 키노프탈론 색소와의 사용 비율은 안료 100중량부에 대하여 일반식(6)에 나타나는 키노프탈론 색소가 1~1200중량부가 바람직하고, 보다 바람직하게는 5~600중량부이다. 일반식(6)에 나타나는 키노프탈론 색소의 첨가량이 1중량부 이상이면, 재현 가능한 색도영역이 넓고, 또한 1200중량부 이하이면, 색상이 변화하지 않는다.
또한, 녹색 필터 세그먼트를 형성하는 착색제(또는 착색 조성물)로서, 황색 안료와 일반식(6)에 나타나는 키노프탈론 색소를 병용하여 사용하는 경우, 녹색 안료 및/또는 청색 안료와 황색 착색제(황색 안료와 일반식(6)에 나타나는 키노프탈론 색소 혼합물)와의 사용비율은, 안료 100중량부에 대하여 황색 착색제가 1~1200중량부가 바람직하고, 보다 바람직하게는 5~600중량부이다. 황색 착색제의 첨가량이 1중량부 이상이면, 재현 가능한 색도영역이 넓고, 또한 1200중량부 이하이면, 색상이 변화하지 않는다.
녹색 필터 세그먼트를 형성하는 착색제(또는 착색 조성물)로서 황색 안료와 일반식(6)에 나타나는 키노프탈론 색소를 병용하여 사용하는 경우, 색구성을 고려하면, 황색 안료와 일반식(6)에 나타나는 키노프탈론 색소의 함유량의 배합 비율은 황색 안료 100중량부에 대하여, 일반식(6)에 나타나는 키노프탈론 색소가 1~400중량부인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5~300중량부이다.
적색 필터 세그먼트를 형성하는 착색제(또는 착색 조성물)의 경우는, 적색 안료와 일반식(6)에 나타나는 키노프탈론 색소의 사용 비율은 적색 안료 100중량부에 대하여 일반식(6)에 나타나는 키노프탈론 색소가 1~800중량부가 바람직하고, 보다 바람직하게는 5~400중량부이다. 일반식(6)에 나타나는 키노프탈론 색소의 첨가량이 1중량부 이상이면, 재현 가능한 색도영역이 넓고, 또한 800중량부 이하이면, 색상이 변화하지 않는다. 또한, 색구성을 고려하면, 적색 안료와 일반식(6)에 나타나는 키노프탈론 색소의 배합 비율은, 적색 안료 100중량부에 대하여, 일반식(6)에 나타나는 키노프탈론 색소가 1~400중량부인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5~300중량부의 범위이다.
일반식(8A) 또는 (8B)에 나타나는 프탈로시아닌 색소와 일반식(6)에 나타나는 키노프탈론 색소를 병용하는 경우는, 일반식(6)에 나타나는 프탈로시아닌 색소 100중량부에 대하여 일반식(6)에 나타나는 키노프탈론 색소 3~1200중량부의 범위가 바람직하고, 보다 바람직하게는 5~800중량부의 범위이다. 일반식(8A) 또는 (8B)에 나타나는 키노프탈론 색소가 3중량부보다 많으면 명도 향상의 효과를 충분히 발휘할 수 있다. 또한, 1200중량부보다 적으면 내열성 및 내광성이 양호하게 되므로 바람직하다.
일반식(6)에 나타나는 키노프탈론 색소와 일반식(7)에 나타나는 키노프탈론 색소를 병용하는 경우는, 일반식(6)에 나타나는 키노프탈론 색소 100중량부에 대하여 일반식(7)에 나타나는 키노프탈론 색소가 11~900중량부의 범위가 바람직하다. 보다 바람직하게는 27~650중량부의 범위이며, 더욱 바람직하게는 43~400중량부의 범위이다. 일반식(7)에 나타나는 키노프탈론 색소가 11중량부 이상이면, 일반식(6)에 나타나는 키노프탈론 색소의 형광이 충분히 소광되어 명암비가 높아지고, 900중량부 이하인 경우 착색력이 실용 레벨이기 때문에, 바람직하다.
녹색 안료 및/또는 청색 안료와 일반식(6) 및 (7)에 나타나는 키노프탈론 색소의 사용 비율은, 안료 100중량부에 대하여 키노프탈론 색소가 5~1000중량부가 바람직하고, 보다 바람직하게는 17~600중량부이다. 일반식(6) 및 (7)에 나타나는 키노프탈론 색소의 첨가량이 5중량부 이상이면, 재현 가능한 색도영역이 넓고, 또한 1000중량부 이하이면, 색상이 변화하지 않는다.
또한, 황색 안료와 일반식(6) 및 (7)에 나타나는 키노프탈론 색소를 병용하여 사용하는 경우, 녹색 안료 및/또는 청색 안료와 황색 착색제(황색 안료와 일반식(6) 및 (7)에 나타나는 키노프탈론 색소의 혼합물)의 사용 비율은, 녹색 안료 및/또는 청색 안료 100중량부에 대하여 황색 착색제가 5~1000중량부가 바람직하고, 보다 바람직하게는 17~600중량부이다. 황색 착색제의 첨가량이 5중량부 이상이면, 재현가능한 색도영역이 넓고, 또한 600중량부 이하이면, 색상이 변화하지 않는다.
황색 안료와 일반식(6) 및 (7)에 나타나는 키노프탈론 색소를 병용하여 사용하는 경우, 색구성을 고려하면, 황색 안료와 일반식(6) 및 (7)에 나타나는 키노프탈론 색소의 함유량의 배합 비율은, 황색 안료 100중량부에 대하여 일반식(6) 및 (7)에 나타나는 키노프탈론 색소가 1~400중량부인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5~300중량부의 범위이다.
적색 필터 세그먼트를 형성하는 착색제(또는 착색 조성물)로 하는 경우, 적색 안료와 일반식(6) 및 (7)에 나타나는 키노프탈론 색소의 사용 비율은, 적색 안료 100중량부에 대하여 일반식(6) 및 (7)에 나타나는 키노프탈론 색소가 1~100중량부가 바람직하고, 보다 바람직하게는 5~50중량부이다. 일반식(6) 및 (7)에 나타나는 키노프탈론 색소의 첨가량이 1중량부 이상이면, 재현가능한 색도영역이 넓고, 또한 100중량부 이하이면, 색상이 변화하지 않는다.
녹색 안료 및/또는 청색 안료와 일반식(7A)에 나타나는 키노프탈론 색소의 사용 비율은, 안료 100중량부에 대하여 일반식(7A)에 나타나는 키노프탈론 색소가 1~1200중량부가 바람직하고, 보다 바람직하게는 5~600중량부이다. 첨가량이 1중량부 이상이면, 재현가능한 색도영역이 넓고, 또한 1200중량부 이하이면, 색상이 변화하지 않는다.
또한, 황색 안료와 일반식(7A)에 나타나는 키노프탈론 색소를 병용하여 사용하는 경우, 녹색 안료 및/또는 청색 안료와 황색 착색제(황색 안료와 일반식(7A)에 나타나는 키노프탈론 색소 혼합물)의 사용 비율은, 안료 100중량부에 대하여 황색 착색제가 1~1200중량부가 바람직하고, 보다 바람직하게는 5~600중량부이다. 첨가량이 1중량부이면 재현가능한 색도영역이 넓고, 또한 1200중량부 이하이면, 색상이 변화하지 않는다.
황색 안료와 일반식(7A)에 나타나는 키노프탈론 색소를 병용하여 녹색 필터 세그먼트용 안료로 하는 경우는, 색구성을 고려하면, 황색 안료와 일반식(7A)에 나타나는 키노프탈론 색소 함유량의 배합 비율은 황색 안료 100중량부에 대하여 일반식(7A)에 나타나는 키노프탈론 색소가 1~400중량부인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 황색 안료 100중량부에 대하여, 일반식(7A)에 나타나는 키노프탈론 색소가 5~300중량부의 범위이다.
황색 필터 세그먼트용을 형성하는 착색제(또는 착색 조성물)로 하는 경우의, 황색 안료와 일반식(7A)에 나타나는 키노프탈론 색소의 사용 비율은, 황색 안료 100중량부에 대하여 일반식(7A)에 나타나는 키노프탈론 색소가 1~1200중량부가 바람직하고, 보다 바람직하게는 5~600중량부이다. 또한, 색구성을 고려하면, 황색 안료와 일반식(7A)에 나타나는 키노프탈론 색소의 배합 비율은, 황색 안료 100중량부에 대하여, 일반식(7A)에 나타나는 키노프탈론 색소가 1~400중량부인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5~300중량부의 범위이다.
적색 필터 세그먼트용을 형성하는 착색제(또는 착색 조성물)로 하는 경우, 적색 안료와 일반식(7A)에 나타나는 키노프탈론 색소의 사용 비율은, 적색 안료 100중량부에 대하여 일반식(7A)에 나타나는 키노프탈론 색소가 1~800중량부가 바람직하고, 보다 바람직하게는 5~400중량부이다. 일반식(7A)에 나타나는 키노프탈론 색소의 첨가량이 1중량부 이상이면, 재현가능한 색도영역이 넓고, 또한 800중량부 이하이면, 색상이 변화하지 않는다. 또한, 색구성을 고려하면, 적색 안료와 일반식(7A)에 나타나는 키노프탈론 색소의 배합 비율은, 적색 안료 100중량부에 대하여 일반식(7A)에 나타나는 키노프탈론 색소가 1~400중량부인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5~300중량부의 범위이다.
상기 배합은 모두, 착색제의 내열성, 내광성, 명도를 고려하면서 적절히 조정하여 이용할 수 있다.
<안료의 미세화>
착색제가 안료인 경우는, 미세화하여 이용하는 것이 바람직하다. 미세화 방법은 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들면, 습식 마쇄, 건식 마쇄, 용해 석출법 모두 사용할 수 있고, 습식 마쇄의 한 종류인 니더(kneader)법에 의한 솔트밀링(salt milling) 처리 등을 실시하여 미세화할 수 있다. 안료의 일차 입자 지름은, 착색제 담체 안으로의 분산이 양호한 점에서, 5nm 이상인 것이 바람직하다. 또한, 명암비가 높은 필터 세그먼트를 형성할 수 있는 점에서, 100nm 이하인 것이 바람직하다. 특히 바람직한 범위는 10~80nm의 범위이다. 또한, 안료의 일차 입자 지름은 안료의 TEM(투과형 전자현미경)에 의한 전자현미경 사진으로부터 일차 입자의 크기를 직접 계측하는 방법으로 행하였다. 구체적으로는, 개개의 안료의 일차 입자의 단축 지름과 장축 지름을 계측하고, 평균을 그 안료 입자의 지름으로 하였다.
솔트밀링 처리란, 안료와 수용성 무기염과 수용성 유기용제의 혼합물을 니더, 2단 롤밀, 3단 롤밀, 볼 밀, 아트리토, 샌드밀, 유성형 믹서기 등의 배치식 또는 연속식 혼련기를 이용하여, 가열하면서 기계적으로 혼련한 후, 수세함으로써 수용성 무기염과 수용성 유기용제를 제거하는 처리이다. 수용성 무기염은 파쇄조제로서 기능하는 것이고, 솔트밀링 시에 무기염의 경도가 높은 점을 이용하여 안료를 파쇄한다. 안료를 솔트밀링 처리할 때의 조건을 최적화함으로써, 일차 입자의 지름이 매우 미세하고, 또한, 분포의 폭이 좁으며, 날카로운 입도 분포를 가지는 안료를 얻을 수 있다.
수용성 무기염으로서는, 염화나트륨, 염화바륨, 염화칼륨, 황산나트륨 등을 이용할 수 있지만, 가격면에서 염화나트륨(식염)을 이용하는 것이 바람직하다. 수용성 무기염은, 처리효율과 생산효율의 양면에서, 안료의 전중량 100중량부에 대하여 50~2000중량부를 이용하는 것이 바람직하고, 300~1000중량부를 이용하는 것이 가장 바람직하다.
수용성 유기용제는, 안료 및 수용성 무기염을 젖게 하는 기능을 하고, 물에 용해(혼화)함과 동시에, 이용하는 무기염을 실질적으로 용해하지 않는 것이면 특별히 한정되지 않는다. 다만, 솔트밀링 시에 온도가 상승하고, 용제가 증발하기 쉬운 상태가 되기 때문에, 안전성의 면에서 끓는점 120℃이상의 고비등점 용제가 바람직하다. 예를 들면, 2-메톡시에탄올, 2-부톡시에탄올, 2-(이소펜틸옥시)에탄올, 2-(헥실옥시)에탄올, 디에틸렌글리콜, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, 트리에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜모노메틸에테르, 액상의 폴리에틸렌글리콜, 1-메톡시-2-프로파놀, 1-에톡시-2-프로파놀, 디프로필렌클리콜, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 디프로필렌글리콜모노에틸에테르, 액상의 폴리프로필렌글리콜 등이 이용된다. 수용성 유기용제는, 안료의 전중량 100중량부에 대하여 5~1000중량부 이용하는 것이 바람직하고, 50~500중량부를 이용하는 것이 가장 바람직하다.
안료를 솔트밀링 처리하는 때에는, 필요에 따라서 수지를 첨가해도 좋다. 이용되는 수지의 종류는 특별히 한정되지 않고, 천연수지, 변성 천연수지, 합성수지, 천연수지로 변성된 합성수지 등을 이용할 수가 있다. 이용되는 수지는, 실온에서 고체이고, 수불용성인 것이 바람직하고, 그리고, 상기 유기용제에 일부 용해하는 것이 더욱 바람직하다. 수지의 사용량은, 안료의 전중량 100중량부에 대하여 5~200중량부의 범위인 것이 바람직하다.
<바인더 수지>
바인더 수지는, 착색제를 분산하는 것, 혹은 염색, 침투시키는 것으로서, 종래 공지의 열가소성 수지 및 열경화성 수지 등을 들 수 있다. 바인더 수지로서는, 가시광 영역인 400~700nm의 전파장 영역에 있어서 분광투과율이 바람직하게는 80% 이상, 보다 바람직하게는 95% 이상의 수지인 것이 바람직하다. 또한, 바인더 수지는 일반식(6)에 나타나는 키노프탈론계 색소와 화학적 상호작용을 함으로써, 형광을 소광함에 따른 명암비의 향상 효과가 있기 때문에 바람직하다.
열가소성 수지로서는, 예를 들면, 아크릴수지, 부티랄수지, 스틸렌말레산 공중합체, 염소화폴리에틸렌, 염소화폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 염화비닐-초산비닐 공중합체, 폴리초산비닐, 폴리우레탄계 수지, 폴리에스테르 수지, 비닐계 수지, 알키드 수지, 폴리스틸렌 수지, 폴리아미드 수지, 고무계 수지, 환화(環化) 고무계 수지, 셀룰로오스류, 폴리에틸렌(HDPE, LDPE), 폴리부타디엔, 및 폴리이미드 수지 등을 들 수 있다.
또한, 알칼리 현상형 착색 레지스트재의 형태로 이용하는 경우에는, 산성기함유 에틸렌성 불포화 단량체를 공중합한 알칼리 가용성 수지를 이용하는 것이 바람직하다. 또한, 더욱 광감도를 향상시키기 위해서, 에틸렌성 불포화 이중 결합을 가지는 활성 에너지선 경화성 수지를 이용할 수도 있다.
특히 측쇄에 에틸렌성 불포화 이중결합을 가지는 활성 에너지선 경화성 수지를 칼라 필터용 알칼리 현상형 레지스트에 이용함으로써, 착색제를 도포한 후의 도막 이물이 발생하지 않고, 레지스트재 중의 착색제의 안정성이 개선되어 바람직하다. 측쇄에 에틸렌성 불포화 이중 결합을 갖지 않는 직쇄상의 수지를 이용했을 경우에는, 수지와 착색제가 혼재하는 액중에서 착색제가 수지에 붙지 않고 자유도를 가지므로 착색제 성분이 응집·석출되기 쉽지만, 측쇄에 에틸렌성 불포화 이중결합을 가지는 활성 에너지선 경화성 수지를 이용함으로써, 수지와 착색제가 혼재하는 액중에서 착색제가 수지에 붙기 쉽기 때문에, 내용제성 시험에 있어서 색소가 녹아 나오기 어렵고, 착색제 성분이 응집·석출되기 어려우며, 또한, 활성 에너지선으로 빛이 노출되어 막을 형성할 때에 수지가 3차원 가교됨으로써 착색제 분자가 고정되고, 그 후의 현상 공정에서 용제가 제거되어도 착색제 성분이 응집·석출되기 어려울 것으로 추정된다.
산성기 함유 에틸렌성 불포화 모노머를 공중합한 알칼리 가용성 수지로서는, 예를 들면, 카르복실기, 술폰기 등의 산성기를 가지는 수지를 들 수 있다. 알칼리 가용성 수지로서 구체적으로는, 산성기를 가지는 아크릴 수지, α-올레핀/(무수) 말레산 공중합체, 스틸렌/스틸렌술폰산 공중합체, 에틸렌/(메타)아크릴산 공중합체, 또는 이소부틸렌/(무수)말레산 공중합체 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 산성기를 가지는 아크릴 수지, 및 스틸렌/스틸렌 술폰산 공중합체로부터 선택되는 적어도 한 종류의 수지, 특히 산성기를 가지는 아크릴 수지는 내열성, 투명성이 높기 때문에 알맞게 이용된다.
게다가, 알칼리 가용성 수지는, 키노프탈론 안료 분산성의 관점에서 아크릴산 등의 산성기와는 별도로 친수성 관능기를 가지는 것이 바람직하다. 친수성 관능기의 도입에는, 수산기 및/또는 (폴리)알킬렌옥사이드 구조를 가지면서 방향족환을 가지지 않는 에틸렌성 불포화 단량체가 알맞게 이용된다. 이러한 에틸렌성 불포화 단량체의 구체적인 예로는, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 3-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 글리세롤모노(메타)아크릴레이트, 4―히드록시비닐벤젠 및 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트 등의 수산기 함유 (메타)아크릴레이트류; 2-메톡시에틸(메타)아크릴레이트, 2-에톡시에틸(메타)아크릴레이트, 2-메톡시프로필(메타)아크릴레이트, 3-메톡시부틸(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜모노-2-에틸헥실에테르(메타)아크릴레이트, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜모노메틸에테르(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜모노에틸에테르(메타)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜모노메틸에테르(메타)아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜모노메틸에테르(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜모노메틸에테르(메타)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜모노메틸에테르(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜모노라우릴에테르(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜모노스테아릴에테르(메타)아크릴레이트, 및 옥톡시폴리에틸렌글리콜폴리프로필렌글리콜(메타)아크릴레이트 등의 (폴리)알킬렌글리콜모노알킬에테르(메타)아크릴레이트류;를 들 수 있고, 2-히드록시에틸(메타)아크릴레이트, 4-히드록시부틸(메타)아크릴레이트, 2-메톡시에틸(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜모노메틸에테르(메타)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜모노메틸에테르(메타)아크릴레이트가 바람직하게 이용된다.
상기 수산기 및/또는 (폴리)알킬렌옥사이드 구조를 가지고, 동시에, 방향족환을 가지지 않는 에틸렌성 불포화 단량체의 함유량은, 합성용매로의 용해성을 해치지 않는 범위에서 적절하게 선택할 수 있지만, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트를 합성용매로 이용한 경우, 바람직하게는 5~50중량%, 더욱 바람직하게는 10~35중량%의 범위에서 알맞게 사용할 수 있다.
알칼리 가용성 수지의 중량평균 분자량(Mw)은 5,000~100,000의 범위가 바람직하고, 보다 바람직하게는 5,000~40,000의 범위이다. 또한, 수평균 분자량(Mn)은 2,500~50,000의 범위가 바람직하고, Mw/Mn의 값은 10 이하인 것이 바람직하다.
또한, 알칼리 가용성 수지의 유리 전이온도(이하, Tg라고 표기하는 경우가 있다.)는, 분산 안정성의 관점에서 -40~70℃가 바람직하고, -30~30℃가 보다 바람직하며, -20~10℃가 더욱 바람직하다.
알칼리 가용성 수지의 Tg는, 하기 Fox 식에서 산출한 값을 이용하였다. 1/Tg=W1/Tg1+W2/Tg2+···+Wn/TgnW1에서 Wn는, 사용하고 있는 각 단량체의 중량분율을 나타내고, Tg1부터 Tgn는 각 단량체로부터 얻을 수 있는 각각의 호모폴리머의 유리 전이온도(단위는 절대온도「K」)를 나타낸다.
산출에 사용하는 주된 호모폴리머의 Tg를 하기에 예시한다. 메타크릴산:130℃(403K) 부틸아크릴레이트:-54℃(219K) 벤질메타크릴레이트:55℃(328K) 파라쿠밀페놀에틸렌옥사이드 변성 아크릴레이트(토아고세이(주)제, M-110):35℃(308K) 4-히드록시부틸아크릴레이트:-80℃(193K) 2-히드록시에틸메타크릴레이트:55℃(328K) 메톡시폴리에틸렌글리콜메타크릴레이트(니혼유지(주)제, PME-400):-60℃(213K) 부틸메타크릴레이트:20℃(293K)
에틸렌성 불포화 활성 이중결합을 가지는 활성 에너지선 경화성 수지의 제조법으로서는, 상기 수지의 전구체로서 예를 들면, 수산기, 카르복실기, 아미노기 등의 반응성 치환기를 가지는 선상 고분자를 준비하고, 이소시아네이트기, 알데히드기, 에폭시기 등의 반응성 치환기를 가지는 (메타)아크릴 화합물이나 케이히산을 반응시켜서, (메타)아크릴로일기, 스티릴기 등의 광가교성기를 상기 선상고분자에 도입한 수지를 얻는 방법이나, 스틸렌-무수말레산 공중합물이나 α-올레핀-무수말레산 공중합물 등의 산무수물을 포함하는 선상 고분자를 히드록시알킬(메타)아크릴레이트 등의 수산기를 가지는 (메타)아크릴 화합물에 의하여 반 에스테르화하는 방법이나, 히드록시알킬(메타)아크릴레이트 등의 수산기를 가지는 (메타)아크릴 화합물을 공중합한 선상 고분자에 (메타)아크릴로일록시에틸이소시안산염 등의 이소시아네이트기를 가지는 (메타)아크릴 화합물을 부가하는 방법, 또한, (메타)아크릴산 등의 카르복실기를 포함하는 선상 고분자에 글리시딜(메타)아크릴레이트 등의 에폭시기를 가지는 (메타)아크릴 화합물을 부가하는 방법 등이 있다.
열가소성 수지로서 알칼리 가용성능과 에너지선 경화성능을 겸비하는 것도, 칼라 필터용 착색 조성물로서 바람직하다.
상기 열가소성 수지를 구성하는 모노머로서 이하의 것을 들 수 있다. 예를 들면, 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, n-프로필(메타)아크릴레이트, 이소프로필(메타)아크릴레이트, n-부틸(메타)아크릴레이트, 이소부틸(메타)아크릴레이트, t-부틸(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 시클로헥실(메타)아크릴레이트, 스테아릴(메타)아크릴레이트, 라우릴(메타)아크릴레이트, 테트라히드로푸르푸릴(메타)아크릴레이트, 이소보닐(메타)아크릴레이트, 페닐(메타)아크릴레이트, 벤질(메타)아크릴레이트, 페녹시에틸(메타)아크릴레이트, 페녹시디에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 메톡시폴리프로필렌글리콜(메타)아크릴레이트, 또는 에톡시폴리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트 등의 (메타)아크릴레이트류, 혹은 (메타)아크릴아미드, N,N-디메틸(메타)아크릴아미드, N,N-디에틸(메타)아크릴아미드, N-이소프로필(메타)아크릴아미드, 디아세톤(메타)아크릴아미드, 또는 아크릴로일모르폴린 등의 (메타)아크릴아미드류, 스틸렌, 또는 α-메틸스틸렌 등의 스틸렌류, 에틸비닐에테르, n-프로필비닐에테르, 이소프로필비닐에테르, n-부틸비닐에테르, 또는 이소부틸비닐에테르 등의 비닐에테르류, 초산비닐, 또는 프로피온산비닐 등의 지방산 비닐류를 들 수 있다.
혹은, 시클로헥실말레이미드, 페닐말레이미드, 메틸말레이미드, 에틸말레이미드, 1,2-비스말레이미드에탄 1,6-비스말레이미드헥산, 3-말레이미드프로피온산, 6,7-메틸렌디옥시-4-메틸-3-말레이미드쿠마린, 4,4'-비스말레이미드디페닐메탄, 비스(3-에틸-5-메틸-4-말레이미드페닐)메탄, N,N'-1,3-페닐렌디말레이미드, N,N'-1,4-페닐렌디말레이미드, N-(1-피레닐)말레이미드, N-(2,4,6-트리클로로페닐)말레이미드, N-(4-아미노페닐)말레이미드, N-(4-니트로페닐)말레이미드, N-벤질말레이미드, N-브로모메틸-2,3-디클로로말레이미드, N-숙신이미딜-3-말레이미드벤조에이트, N-숙신이미딜-3-말레이미드프로피온산, N-숙신이미딜-4-말레이미드부티레이트, N-숙신이미딜-6-말레이미드헥사노에이트, N-[4-(2-벤조이미다졸일)페닐]말레이미드, 9-말레이미드아크리딘 등의 N-치환 말레이미드류를 들 수 있다.
열경화성 수지로서는, 예를 들어, 에폭시 수지, 벤조과나민 수지, 로진 변성 말레산 수지, 로진 변성 푸마르산 수지, 멜라민 수지, 요소 수지 및 페놀 수지 등을 들 수 있다. 그 중에서도, 내열성 향상의 관점에서, 에폭시 수지, 멜라민 수지가 보다 알맞게 이용된다.
바인더 수지의 중량평균 분자량(Mw)은, 착색제를 바람직하게 분산시키기 위해서는, 5,000~100,000의 범위가 바람직하고, 보다 바람직한 범위로서는, 5,000~80,000, 10,000~80,000, 7,000~50,000, 8,000~50,000의 범위를 취할 수 있다. 또한, 수평균 분자량(Mn)은 2,500~50,000의 범위가 바람직하고, 보다 바람직한 범위로서는, 5,000~50,000, 2,500~40,000의 범위를 취할 수 있다. Mw/Mn의 값은 10 이하인 것이 바람직하다. 여기에서 중량평균 분자량(Mw), 수평균 분자량(Mn)은, 토소 가부시키가이샤제 겔 삼투 크로마토그래피 「HLC-8120GPC」에 있어서, 분리 컬럼 4개를 직렬로 연결하고, 충전제에는 순서대로 토소 가부시키가이샤제 「TSK-GEL SUPER H5000」, 「H4000」, 「H3000」 및 「H2000」을 이용하고, 이동상에 테트라히드로푸란을 이용하여 측정한 폴리스틸렌 환산 분자량이다.
또한, 장치로서 HLC-8220GPC(토소 가부시키가이샤제)를 이용하고, 컬럼으로서 TSK-GEL SUPER HZM-N를 2연속 연결하여 사용하고, 용매로서 THF를 이용하여 측정한 폴리스틸렌 환산 분자량으로 한 경우, 바인더 수지의 중량평균 분자량(Mw)은, 착색제를 바람직하게 분산시키기 위해서, 5,000~80,000의 범위가 바람직하고, 보다 바람직하게는 7,000~50,000의 범위이다. 또한, 수평균 분자량(Mn)은 2,500~40,000의 범위가 바람직하고, Mw/Mn의 값은 10 이하인 것이 바람직하다.
바인더 수지를 칼라 필터용 착색 조성물로서 사용하는 경우에는, 착색제 흡착기 및 현상시의 알칼리 가용기로서 기능하는 카르복실기, 착색제 담체 및 용제에 대한 친화성기로서 기능하는 지방족기 및 방향족기의 균형이, 착색제의 분산성, 침투성, 현상성, 나아가서는 내구성에 있어서도 중요하고, 산가 20~300mgKOH/g의 수지를 이용하는 것이 바람직하다. 산가가 20mgKOH/g 미만에서는, 현상액에 대한 용해성이 나쁘고, 미세 패턴을 형성하는 것이 곤란하다. 300mgKOH/g를 넘으면, 현상에 미세 패턴이 남지 않게 된다.
바인더 수지는, 착색제 100중량부에 대하여 20~500중량부의 양으로 이용하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 30~500중량부이다. 20중량부 이상에서는 성막성 및 제내성(諸耐性)이 양호하고, 500중량부 이하이면, 색특성의 발현이 양호하다. 또한, 형광 소광의 관점에서는 20중량부~400중량부의 양으로 이용하는 것이 바람직하다. 20중량부 이상이면, 형광이 충분히 소광된다. 또한, 400중량부 이하이면, 일반식(6)에 나타나는 키노프탈론 색소끼리에 의한 자기 소광이 저해되는 일이 없다. 또한, 바인더 수지의 구조 중에, 방향환을 함유하는 것이 형광 소광의 관점에서 바람직하다. 특히, 방향환을 보다 많이 포함하는 것이 더욱 바람직하다.
<유기용제>
본 실시형태의 착색 조성물에는, 착색제를 충분히 착색제 담체 중에 분산, 침투시켜서, 유리기판 등의 기판상에 건조막의 두께가 0.2~5μm가 되도록 도포하여 필터 세그먼트의 형성을 용이하게 하기 위해서 유기용제를 함유시킨다. 유기용제는, 착색 조성물의 도포성이 양호한 것에 더하여, 착색 조성물 각 성분의 용해성, 나아가서는 안전성을 고려하여 선정된다.
유기용제로서는, 예를 들면, 유산에틸, 벤질알코올, 1,2,3-트리클로로프로판, 1,3-부탄디올, 1,3-부틸렌글리콜, 1,3-부틸렌글리콜디아세테이트, 1,4-디옥산, 2-헵타논, 2-메틸-1,3-프로판디올, 3,5,5-트리메틸-2-시클로헥센-1-온, 3,3,5-트리메틸시클로헥사논, 3-에톡시프로피온산에틸, 3-메틸-1,3-부탄디올, 3-메톡시-3-메틸-1-부탄올, 3-메톡시-3-메틸부틸아세테이트, 3-메톡시부탄올, 3-메톡시부틸아세테이트, 4-헵타논, m-크실렌, m-디에틸벤젠, m-디클로로벤젠, N,N-디메틸아세트아미드, N,N-디메틸포름아미드, n-부틸알코올, n-부틸벤젠, n-프로필아세테이트, o-크실렌, o-클로로톨루엔, o-디에틸벤젠, o-디클로로벤젠, p-클로로톨루엔, p-디에틸벤젠, sec-부틸벤젠, tert-부틸벤젠,γ―부틸로락톤, 이소부틸알코올, 이소포론, 에틸렌글리콜디에틸에테르, 에틸렌글리콜디부틸에테르, 에틸렌글리콜모노이소프로필에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노3차부틸에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르, 에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노프로필에테르, 에틸렌글리콜모노헥실에테르, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 디이소부틸케톤, 디에틸렌글리콜디에틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜모노이소프로필에테르, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르, 디에틸렌글리콜모노부틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, 시클로헥사놀, 시클로헥사놀아세테이트, 시클로헥사논, 디프로필렌글리콜디메틸에테르, 디프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트, 디프로필렌글리콜모노에틸에테르, 디프로필렌글리콜모노부틸에테르, 디프로필렌글리콜모노프로필에테르, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르, 디아세톤알코올, 트리아세틴, 트리프로필렌글리콜모노부틸에테르, 트리프로필렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜디아세테이트, 프로필렌글리콜페닐에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노부틸에테르, 프로필렌글리콜모노프로필에테르, 프로필렌글리콜 모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸에테르프로피온산, 벤질알코올, 메틸이소부틸케톤, 메틸시클로헥사놀, 초산n-아밀, 초산n-부틸, 초산이소아밀, 초산이소부틸, 초산프로필, 이염기산에스테르 등을 들 수 있다.
그 중에서도, 착색제의 분산성, 침투성 및 착색 조성물의 도포성이 양호한 점으로부터, 유산에틸 등의 알킬유산류, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트 등의 글리콜아세테이트류, 벤질알코올, 디아세톤알코올 등의 알코올류나 시클로헥사논 등의 케톤류를 이용하는 것이 바람직하다.
유기용제는, 1종을 단독으로, 또는 필요에 따라서 임의의 비율로 2종 이상 혼합하여 이용할 수가 있다. 또한, 유기용제는 착색 조성물을 적정한 점도로 조절하고, 목적으로 하는 균일한 막두께의 필터 세그먼트를 형성할 수 있는 점에서, 착색제 100중량부에 대하여 500~4000중량부의 양으로 이용하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 800~4000중량부이다.
<분산조제>
착색 조성물의 한 실시형태는, 분산조제를 함유해도 좋다. 착색제를 착색제 담체 중에 분산할 때에, 적절히 색소유도체, 수지형 분산제, 계면활성제 등의 분산조제를 이용할 수 있다. 분산조제는, 분산 후 착색제의 재응집을 방지하는 효과가 크기 때문에, 분산조제를 이용하여 착색제를 착색제 담체 중에 분산하여 이루어지는 착색 조성물은, 명도 및 점도 안정성이 양호하게 된다.
또한, 키노프탈론계 색소가 형광을 발광하는 경우, 키노프탈론계 색소와 색소유도체 또는 수지형 분산제가 화학적 상호작용을 함에 따라, 키노프탈론계 색소의 형광이 소광되므로 명암비가 양호하게 된다.
(색소유도체)
색소유도체로서는, 유기 안료, 안트라퀴논, 아크리돈 또는 트리아진에, 염기성 치환기, 산성 치환기, 또는 치환기를 가지고 있어도 좋은 프탈이미도메틸기를 도입한 화합물을 들 수 있고, 예를 들면, 특개소 63-305173호 공보, 특공소 57-15620호 공보, 특공소 59-40172호 공보, 특공소 63-17102호 공보, 특공평 5-9469호 공보, 특개 2001-335717호 공보, 특개 2003-128669호 공보, 특개 2004-091497호 공보, 특개 2007-156395호 공보, 특개 2008-094873호 공보, 특개 2008-094986호 공보, 특개 2008-095007호 공보, 특개 2008-195916호 공보, 특허 제4585781호 공보 등에 기재되어 있는 것을 사용할 수 있고, 이것들은 단독 또는 2종류 이상을 혼합하여 이용할 수 있다. 색소유도체를 사용하는 경우, 명도의 관점에서, 키노프탈론 골격, 아조 골격을 가지는 것이 바람직하다.
또한, 키노프탈론계 색소가 형광을 발광하는 경우, 형광 소광이라고 하는 관점에서는, 안트라퀴논 골격이나 아크리돈 골격, 프탈로시아닌 골격을 가지는 것이 바람직하다. 게다가, 치환기로서 술폰아미드를 가지는 것이 바람직하다.
색소유도체의 함유량은, 분산성 향상의 관점에서, 착색제 100중량부에 대하여 바람직하게는 0.5중량부 이상, 더 바람직하게는 1중량부 이상, 가장 바람직하게는 3중량부 이상이다. 또한, 내열성, 내광성의 관점에서 바람직하게는 40중량부 이하, 더 바람직하게는 35중량부 이하이다.
(수지형 분산제)
수지형 분산제는, 착색제에 흡착하는 성질을 가지는 착색제 친화성 부위와 착색제 담체와 상용성이 있는 부위를 가지고, 착색제에 흡착하여 착색제의 착색제 담체로의 분산을 안정화하는 기능을 하는 것이다. 수지형 분산제로서 구체적으로는, 폴리우레탄, 폴리 아크릴레이트 등의 폴리카르본산에스테르, 불포화폴리아미드, 폴리카르본산, 폴리카르본산(부분)아민염, 폴리카르본산암모늄염, 폴리카르본산알킬아민염, 폴리실록산, 장쇄 폴리아미노아마이드인산, 수산기 함유 폴리카르본산에스테르나, 이들의 변성물, 폴리(저급 알킬렌이민)와 유리된 카르복실기를 가지는 폴리에스테르의 반응에 의해 형성된 아미드나 그 염 등의 유성분산제, (메타)아크릴산-스틸렌 공중합체, (메타)아크릴산-(메타)아크릴산에스테르 공중합체, 스틸렌말레산 공중합체, 폴리비닐알코올, 폴리비닐피롤리돈 등의 수용성 수지나 수용성 고분자 화합물, 폴리에스테르계, 변성 폴리아크릴레이트계, 에틸렌옥사이드/프로필렌옥사이드 부가화합물, 인산에스테르계 등이 이용되고, 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 이용할 수 있지만, 반드시 이것들로 한정되는 것은 아니다.
또한, 일반식(1)에 나타나는 키노프탈론 화합물을 이용하는 경우는, 수지형 분산제로서 에틸렌옥사이드 쇄 또는 프로필렌옥사이드 쇄 중 적어도 한쪽을 가지는 에틸렌성 불포화 단량체(a1)를 공중합 조성에 포함하는 분산제를 이용하는 것이 분산성, 유동성 및 보존 안정성의 관점에서 바람직하다. 본 수지형 분산제에 대해서는, 이하의 안료 분산제의 항목에서 설명한다.
상기 수지형 분산제 중에서, 소량의 첨가량으로 착색 조성물의 점도가 낮아지고, 높은 명암대비를 나타낸다고 하는 이유로, 염기성 관능기를 가지는 고분자 분산제가 바람직하고, 질소 원자 함유의 그라프트 공중합체나, 측쇄에 3급 아미노기, 4급 암모늄염기, 함질소복소환 등을 포함하는 관능기를 가지는, 질소 원자 함유의 아크릴계 블록 공중합체 및 우레탄계 고분자 분산제 등이 바람직하다.
시판하는 수지형 분산제로는, 빅그케미·재팬사제의 Disperbyk-101, 103, 107, 108, 110, 111, 116, 130, 140, 154, 161, 162, 163, 164, 165, 166, 167, 168, 170, 171, 174, 180, 181, 182, 183, 184, 185, 190, 2000, 2001, 2009, 2010, 2020, 2025, 2050, 2070, 2095, 2150, 2155, 2163, 2164 또는 Anti-Terra-U, 203, 204, 또는 BYK-P104, P104S, 220S, 6919, 21116, 21324, 21407, 21715 또는 Lactimon, Lactimon-WS 또는 Bykumen 등, 니혼 루브리조루사제의 SOLSPERSE-3000, 9000, 13000, 13240, 13650, 13940, 16000, 17000, 18000, 20000, 21000, 24000, 26000, 27000, 28000, 31845, 32000, 32500, 32550, 33500, 32600, 34750, 35100, 36600, 38500, 41000, 41090, 53095, 55000, 56000, 76500 등, 치바·재팬사제의 EFKA-46, 47, 48, 452, 4008, 4009, 4010, 4015, 4020, 4047, 4050, 4055, 4060, 4080, 4400, 4401, 4402, 4403, 4406, 4408, 4300, 4310, 4320, 4330, 4340, 450, 451, 453, 4540, 4550, 4560, 4800, 5010, 5065, 5066, 5070, 7500, 7554, 1101, 120, 150, 1501, 1502, 1503 등, 아지노모토 파인테크노사제의 아지스파-PA111, PB711, PB821, PB822, PB824 등을 들 수 있다.
수지형 분산제의 함유량은, 착색제 100중량부에 대하여 바람직하게는 0.1~55중량부, 더 바람직하게는 0.1~45중량부이다. 수지형 분산제의 함유량이 0.1중량부 이상이면, 첨가한 효과를 충분히 얻을 수 있고, 함유량이 55중량부 이하이면, 분산이 매우 양호하다.
혹은, 수지형 분산제는 안료 전량에 대하여 5~200중량% 정도 사용하는 것이 바람직하고, 성막성의 관점에서 10~100중량% 정도 사용하는 것이 보다 바람직하다.
<안료 분산제>
안료 분산제는, 에틸렌옥사이드 쇄 또는 프로필렌옥사이드 쇄 중 적어도 한쪽을 가지는 에틸렌성 불포화 단량체(a1)를 공중합 조성에 포함하는, 한쪽 끝단 영역에 2개의 히드록실기를 가지는 비닐중합체(A)의 히드록실기와 디이소시아네이트(B)의 이소시아네이트기를 반응하여 이루어지는, 양끝단에 이소시아네이트기를 가지는 우레탄프리폴리머(E)의 이소시아네이트기와, 적어도 폴리아민(C)을 포함하는 아민 화합물의 1급 및/또는 2급 아미노기를 반응시킴으로써 합성된다.
한쪽 끝단 영역에 2개의 히드록실기를 가지는 비닐중합체(A) 유래의 비닐중합체 부위는, 그것을 구성하고 있는 에틸렌성 불포화 단량체를 선택함으로써, 광범위에 걸친 안료 담체 및 분산매와의 친화성이 뛰어나고, 용제 친화성 부위로서 기능한다. 한편, 상기 비닐중합체 부위의 한쪽 끝단 영역에 존재하는 히드록실기를 끼워서 도입된 아미노기 및, 우레아 결합 부위가 산성에 치우친 안료 표면의 흡착 부위로서 기능한다.
이하, 안료 분산제의 각 구성요소에 대하여 설명한다.
(한쪽 끝단 영역에 2개의 히드록실기를 가지는 비닐중합체(A))
안료 분산제를 구성하는 한쪽 끝단 영역에 2개의 히드록실기를 가지는 비닐중합체(A)(이하, 비닐중합체(A)라고 표기하는 경우가 있다.)는, 에틸렌옥사이드 쇄 또는 프로필렌옥사이드 쇄 중 적어도 한쪽을 가지는 에틸렌성 불포화 단량체(a1)와, (a1)와 공중합 가능한 에틸렌성 불포화 단량체(a2)를, 분자내에 2개의 히드록실기와 1개의 티올기를 가지는 화합물(a3)의 존재하에, 라디칼 중합함으로써 얻는 것이 바람직하다. 라디칼 중합은, 중합 개시제 및 중합 용제의 존재하에서 행하여지는 방법이 바람직하게 이용된다.
(에틸렌옥사이드 쇄 또는 프로필렌옥사이드 쇄 중에서 적어도 한쪽을 가지는 에틸렌성 불포화 단량체(a1))
에틸렌성 불포화 단량체(a1)는, 에틸렌옥사이드 쇄 또는 프로필렌옥사이드 쇄 중에서 적어도 한쪽을 가지고 있으면 특별히 한정되지 않고, 종래 공지의 단량체를 이용할 수가 있다. 구체적인 예로서는, 2-메톡시에틸(메타)아크릴레이트, 2-에톡시에틸(메타)아크릴레이트, 2-메톡시프로필(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜모노-2-에틸헥실에테르(메타)아크릴레이트, 디프로필렌글리콜모노메틸에테르(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜모노메틸에테르(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜모노에틸에테르(메타)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜모노메틸에테르(메타)아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜모노메틸에테르(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜모노메틸에테르(메타)아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜모노메틸에테르(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜모노라우릴에테르(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜모노스테아릴에테르(메타)아크릴레이트, 및 옥톡시폴리에틸렌글리콜폴리프로필렌글리콜(메타)아크릴레이트 등의, (폴리)알킬렌글리콜모노알킬에테르(메타)아크릴레이트류; 페녹시에틸(메타)아크릴레이트, 페녹시디에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 페녹시테트라에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 페녹시헥사에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 페녹시폴리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 파라쿠밀페녹시에틸(메타)아크릴레이트, 파라쿠밀페녹시에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 파라쿠밀페녹시폴리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 노닐페녹시폴리에틸렌글리콜(메타)아크릴레이트, 노닐페녹시폴리프로필렌글리콜(메타)아크릴레이트, 및 노닐페녹시폴리(에틸렌글리콜-프로필렌글리콜)(메타)아크릴레이트 등의 방향족환을 가지는 (폴리)알킬렌글리콜(메타)아크릴레이트류 등을 들 수 있다. 이들 에틸렌성 불포화 단량체(a1)는, 단독으로 혹은 2종류 이상 조합하여 이용할 수 있다. 상기 에틸렌성 불포화 단량체(a1)의 에틸렌옥사이드 쇄 및/또는 프로필렌옥사이드 쇄은, 키노프탈론 안료에 대한 분산성을 향상시킬 목적으로 이용한다. 에틸렌성 불포화 단량체(a1)는 에틸렌옥사이드 쇄 또는 프로필렌옥사이드 쇄 중 적어도 한쪽을 가지고 있으면 좋고, 또한, 적어도 에틸렌옥사이드 쇄을 가지는 것이 바람직하다. 키노프탈론 안료에 대한 분산성은, 비닐중합체(A)를 형성하는 에틸렌성 불포화 단량체(a1)에 있어서의 에틸렌옥사이드 및/또는 프로필렌옥사이드의 부가 몰수와 비닐중합체(A)에서 차지하는 에틸렌성 불포화 단량체(a1)의 배합 비율에 의해 영향을 받는다. 바람직한 범위로서는, 키노프탈론 안료나 안료 분산제에 따라서도 다르지만, 에틸렌성 불포화 단량체(a1)에 있어서의 에틸렌옥사이드 및/또는 프로필렌옥사이드의 부가 몰수의 경우, 1~50이 바람직하고, 1~20이 보다 바람직하며, 4~13이 특히 바람직하다. 부가 몰수가 50 이하면, 용매와의 상용성 및 분산성이 양호하고, 분산시에 점도가 상승하기 어렵다. 또한, 에틸렌성 불포화 단량체(a1)의 배합 비율은, 후술하는 에틸렌성 불포화 단량체(a2)와의 합계 100중량%에 대하여 10~90중량%가 바람직하고, 20~80중량%가 보다 바람직하며, 30~70중량부가 특히 바람직하다. 10중량% 이상인 경우는 분산성이 양호하고, 90중량% 이하인 경우는 용매와의 상용성이 뛰어나서 분산성이 양호하고, 분산시의 점도가 양호하다.
(에틸렌성 불포화 단량체(a2))
에틸렌성 불포화 단량체(a2)로서는, 에틸렌성 불포화 단량체(a1) 이외의 단량체이고, 에틸렌성 불포화 단량체(a1)와 공중합 가능한 단량체이면 특별히 한정되지 않고, 용도에 따라서 적절히 선택할 수가 있다. 예를 들면, 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 프로필(메타)아크릴레이트, 이소프로필(메타)아크릴레이트, 부틸(메타)아크릴레이트, 이소부틸(메타), 3차부틸(메타)아크릴레이트, 이소아밀(메타)아크릴레이트, 옥틸(메타)아크릴레이트, 이소옥틸(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 세틸(메타)아크릴레이트, 데실(메타)아크릴레이트, 이소데실(메타)아크릴레이트, 라우릴(메타)아크릴레이트, 트리데실(메타)아크릴레이트, 이소미리스틸(메타)아크릴레이트, 스테아릴(메타)아크릴레이트, 및 이소스테아릴(메타)아크릴레이트 등의 직쇄 또는 분지 알킬(메타)아크릴레이트류;
시클로헥실(메타)아크릴레이트, 3차부틸시클로헥실(메타)아크릴레이트, 디시클로펜타닐(메타)아크릴레이트, 디시클로펜테닐(메타)아크릴레이트, 및 이소보닐(메타)아크릴레이트 등의 환상 알킬(메타)아크릴레이트류;
테트라히드로푸르푸릴(메타)아크릴레이트, 및 3-메틸-3-옥세타닐(메타)아크릴레이트 등의 복소환을 가지는 (메타)아크릴레이트류;
벤질(메타)아크릴레이트, 페녹시에틸(메타)아크릴레이트의 방향족환을 가지는 (메타)아크릴레이트류;
트리플루오로에틸(메타)아크릴레이트, 옥타플루오로펜틸(메타)아크릴레이트, 파플루오로옥틸에틸(메타)아크릴레이트 및 테트라플루오로프로필(메타)아크릴레이트 등의 플루오로알킬(메타)아크릴레이트류;(메타)아크릴록시 변성 폴리디메틸실록산(실리콘대할구)류;N,N-디메틸아미노에틸(메타)아크릴레이트, N,N-디에틸아미노에틸(메타)아크릴레이트, N,N-디메틸아미노프로필(메타)아크릴레이트, N,N-디에틸아미노프로필(메타)아크릴레이트 등의 3급 아미노기를 가지는 (메타)아크릴레이트류;(메타)아크릴아미드, 디메틸(메타)아크릴아미드, N,N-디에틸(메타)아크릴아미드, N-이소프로필(메타)아크릴아미드, 디아세톤(메타)아크릴아미드, 및 아크릴로일모르폴린 등의 N치환형 (메타)아크릴아미드류;및 (메타)아크릴로니트릴 등의 니트릴류 등을 들 수 있다. 또한, 스틸렌 및 α-메틸스틸렌 등의 스틸렌류;
에틸비닐에테르, n-프로필비닐에테르, 이소프로필비닐에테르, n-부틸비닐에테르 및 이소부틸비닐에테르 등의 비닐에테르류;및 초산비닐 및 프로피온산비닐 등의 지방산비닐류 등을 이용할 수도 있다.
게다가, 카르복실기 함유 에틸렌성 불포화 단량체를 병용할 수도 있다. 카르복실기 함유 에틸렌성 불포화 단량체로서는, (메타)아크릴산, (메타)아크릴산2합체, 이타콘산, 말레산, 푸마르산, 크로톤산, 2-(메타)아크릴로일록시에틸프탈레이트, 2-(메타)아크릴로일록시프로필프탈레이트, 2-(메타)아크릴로일록시에틸헥사히드로프탈레이트, 2-(메타)아크릴로일록시프로필헥사히드로프탈레이트, β-카르복시에틸(메타)아크릴레이트 및 ω-카르복시폴리카프로락톤(메타)아크릴레이트 등을 들 수 있다.
이상에서 예를 든, 에틸렌성 불포화 단량체 중에서, 1종 또는 2종 이상을 선택할 수가 있고, 용매에의 용해성, 내성의 관점에서, 적어도 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, n-프로필(메타)아크릴레이트, 이소프로필(메타)아크릴레이트, n-부틸(메타)아크릴레이트, 이소부틸(메타)아크릴레이트, 및 t-부틸(메타)아크릴레이트로부터 선택되는 에틸렌성 불포화 단량체가 일부 이용되는 것이 바람직하다.
(분자내에 2개의 히드록실기와 1개의 티올기를 가지는 화합물(a3))
분자내에 2개의 히드록실기와 1개의 티올기를 가지는 화합물(a3)(이하, 화합물(a3)이라고 표기하는 경우가 있다.)로서는, 분자내에 2개의 히드록실기와 1개의 티올기를 가지는 화합물이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 1-메르캅토-1,1-메탄디올, 1-메르캅토-1,1-에탄디올, 3-메르캅토-1,2-프로판디올(티오글리세린), 2-메르캅토-1,2-프로판디올, 2-메르캅토-2-메틸-1,3-프로판디올, 2-메르캅토-2-에틸-1,3-프로판디올, 1-메르캅토-2,2-프로판디올, 2-메르캅토에틸-2-메틸-1,3-프로판디올, 및 2-메르캅토에틸-2-에틸-1,3-프로판디올 등을 들 수 있다. 이들 중, 3-메르캅토-1,2-프로판디올이 바람직하다.
목적으로 하는 한쪽 끝단 영역에 2개의 히드록실기를 가지는 비닐중합체(A)의 분자량에 맞추어, 화합물(a3)과 에틸렌성 불포화 단량체(a1), 에틸렌성 불포화 단량체(a2), 임의로 중합 개시제를 혼합하여 가열함으로써 비닐중합체(A)를 얻을 수 있다. 화합물(a3)은 에틸렌성 불포화 단량체(a1)와 (a2)의 합계 100중량부에 대하여 0.5~30중량부를 이용하여 덩어리 모양의 중합 또는 용액 중합에 의해 얻는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1~20중량부, 더욱 바람직하게는 2~15중량부, 특히 바람직하게는 2~10중량부이다.
화합물(a3)을 상기 바람직한 범위에서 사용함으로써, 비닐중합체(A)의 분자량을 알맞은 범위로 조정할 수가 있다. 비닐중합체(A)의 겔 삼투 크로마토그래피(GPC)에 있어서의 폴리스틸렌 환산의 중량평균 분자량(Mw)은 500~20,000이 바람직하고, 1,000~10,000이 보다 바람직하며, 2,000~7,500이 특히 바람직하다. 20,000 이하면, 비닐중합체 부위의 분자량이 적당한 범위가 되어 분산성의 효과가 양호하고, 500 이상이면, 비닐중합체 부위의 분자량이 적당한 범위로 되어 안료 담체 및 용제에 대한 친화성 부위로서 그 입체 반발의 효과가 충분하고, 안료의 응집을 충분히 억제한다.
(중합 개시제)
중합할 때에, 에틸렌성 불포화 단량체(a1)와 (a2)의 합계 100중량부에 대하여, 임의로 0.001~5중량부의 중합 개시제를 사용할 수가 있다. 중합 개시제로서는, 아조계 화합물 및 유기 과산화물을 이용할 수가 있다. 아조계 화합물의 예로서는, 2,2'-아조비스이소부틸로니트릴, 2,2'-아조비스(2-메틸부틸로니트릴), 1,1'-아조비스(시클로헥산1-카르보니트릴), 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴), 2,2'-아조비스(2,4-디메틸-4-메톡시발레로니트릴), 디메틸 2,2'-아조비스(2-메틸프로피오네이트), 4,4'-아조비스(4-시아노발레릭산), 2,2'-아조비스(2-히드록시메틸프로피오니트릴), 및 2,2'-아조비스[2-(2-이미다졸린-2-일)프로판]등을 들 수 있다. 유기 과산화물의 예로서는, 과산화 벤조일, t-부틸파옥시벤조에이트, 큐멘히드로 과산화물, 디이소프로필파옥시디카보네이트, 디-n-프로필파옥시디카보네이트, 디(2-에톡시에틸)파옥시디카보네이트, t-부틸파옥시네오디카노에이트, t-부틸파옥시피바레이트, (3,5,5-트리메틸헥사노일)파옥시드, 디프로피오닐파옥시드, 및 디아세틸파옥시드 등을 들 수 있다. 이들 중합 개시제는, 단독으로 혹은 2종류 이상 조합하여 이용할 수 있다.
(중합 용제)
용액 중합의 경우에는, 중합 용매로서 초산에틸, 초산n-부틸, 초산이소부틸, 톨루엔, 크실렌, 헥산, 아세톤, 헥산, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 및 디에틸렌글리콜디에틸에테르 등이 이용되지만 특별히 이것들로 한정되는 것은 아니다. 이들 중합 용매는, 2종류 이상 혼합하여 이용해도 좋지만, 최종 용도로 사용하는 용제인 것이 바람직하다.
(디이소시아네이트(B))
안료 분산제를 구성하는 디이소시아네이트(B)로서는, 종래 공지된 것을 사용할 수 있고, 예를 들면, 방향족계 디이소시아네이트(b1), 지방족계 디이소시아네이트(b2), 방향-지방족계 디이소시아네이트(b3), 지환족계 디이소시아네이트(b4) 등을 들 수 있다.
방향족계 디이소시아네이트(b1)로서는, 크실렌디이소시아네이트, 1,3-페닐렌디이소시아네이트, 4,4'-디페닐디이소시아네이트, 1,4-페닐렌디이소시아네이트, 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트, 2,4-톨리렌디이소시아네이트, 2,6-톨리렌디이소시아네이트, 4,4'-톨루이딘디이소시아네이트, 나프틸렌디이소시아네이트, 및 1,3-비스(이소시아네이트메틸)벤젠 등을 들 수 있다.
지방족계 디이소시아네이트(b2)로서는, 트리메틸렌디이소시아네이트, 테트라메틸렌디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트(HDI), 펜타메틸렌디이소시아네이트, 1,2-프로필렌디이소시아네이트, 2,3-부틸렌디이소시아네이트, 1,3-부틸렌디이소시아네이트, 도데카메틸렌디이소시아네이트, 및 2,4,4-트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트 등을 들 수 있다.
방향-지방족계 디이소시아네이트(b3)로서는, ω,ω'-디이소시아네이트-1,3-디메틸벤젠, ω,ω'-디이소시아네이트-1,4-디메틸벤젠, ω,ω'-디이소시아네이트-1,4-디에틸벤젠, 1,4-테트라메틸크실렌디이소시아네이트, 및 1,3-테트라메틸크실렌디이소시아네이트 등을 들 수 있다.
지환족계 디이소시아네이트(b4)로서는, 3-이소시아네이트메틸-3,5,5-트리메틸시클로헥실이소시아네이트(IPDI), 1,3-시클로펜탄디이소시아네이트, 1,3-시클로헥산디이소시아네이트, 1,4-시클로헥산디이소시아네이트, 메틸-2,4-시클로헥산디이소시아네이트, 및 메틸-2,6-시클로헥산디이소시아네이트 등을 들 수 있다.
이상, 열거한 디이소시아네이트(B)는 반드시 이것들로 한정되는 것은 아니고, 2종류 이상을 병용하여 사용할 수도 있다.
디이소시아네이트(B)로서는, 난황변성의 관점에서, 지방족계 디이소시아네이트(b2), 방향-지방족계 디이소시아네이트(b3), 지환족계 디이소시아네이트(b4)가 바람직하고, 나아가서는 지환족계 디이소시아네이트(b4)가 바람직하고, 가장 바람직하게는 3-이소시아네이트메틸-3,5,5-트리메틸시클로헥실이소시아네이트(별명:이소포론디이소시아네이트, IPDI)이다.
또한, 상기 디이소시아네이트 외에, 안료 분산제 제조시에 겔화 하지 않는 범위내에서, 이소시아네이트기가 1분자 중에 3개 이상 있는 폴리이소시아네이트도 일부 사용할 수가 있다. 이것들은 예를 들면, 상기에 열거한 디이소시아네이트(B)의 이소시아누레이트체, 트리메틸올프로판 부가물형, 뷰렛형을 들 수 있다.
(우레탄프리폴리머(E))
우레탄프리폴리머(E)는 한쪽 끝단 영역에 2개의 히드록실기를 가지는 비닐중합체(A)인 히드록실기와, 디이소시아네이트(B)의 이소시아네이트기를 반응시켜서 얻을 수 있는 것을 말한다.
예를 들면, 비닐중합체(A)의 몰수를 α, 디이소시아네이트(B)의 몰수를 β로 했을 경우, α/β=α/(α+1)일 때, 이론상으로 양끝단에 이소시아네이트기를 가지는 우레탄프리폴리머를 얻을 수 있다. α를 양의 정수로 하면, α가 커질수록 분자량이 많아진다.
우레탄프리폴리머(E)의 합성시에는, 공지된 합성 촉매를 사용할 수가 있고, 예를 들면 3급 아민계 화합물 및 유기 금속계 화합물 등을 들 수가 있다.
3급 아민계 화합물로서는, 예를 들면, 트리에틸아민, 트리에틸렌디아민, N,N-디메틸벤질아민, N-메틸모르폴린 및 디아자비사이클로운데센(DBU) 등을 들 수가 있다.
유기 금속계 화합물로서는 주석계 화합물 및 비주석계 화합물을 들 수가 있다.
주석계 화합물로서는, 예를 들면, 디부틸주석디클로라이드, 디부틸주석옥사이드, 디부틸주석디브로마이드, 디부틸주석디말리에이트, 디부틸주석디라우레이트(DBTDL), 디부틸주석디아세테이트, 디부틸주석술파이드, 트리부틸주석술파이드, 트리부틸주석옥사이드, 트리부틸주석아세테이트, 트리에틸주석에톡시드, 트리부틸주석에톡시드, 디옥틸주석옥사이드, 트리부틸주석클로라이드, 트리부틸주석트리클로로아세테이트 및 2-에틸헥산산주석 등을 들 수가 있다.
비주석계 화합물로서는, 예를 들면,
디부틸티타니움디클로라이드, 테트라부틸티타네이트, 부톡시티타니움트리클로라이드 등의 티탄계, 올레인산납;
2-에틸헥산산납, 안식향산납 및 나프텐산납 등의 납계;
2-에틸헥산산철 및 철아세틸아세트네이트 등의 철계;
안식향산코발트 및 2-에틸헥산산코발트 등의 코발트계;
나프텐산아연 및 2-에틸헥산산아연 등의 아연계;및
나프텐산지르코늄 등의 지르코늄계를 들 수가 있다.
상기 촉매 중에서, 디부틸주석디라우레이트(DBTDL) 및 2-에틸헥산산주석 등이 반응성이나 위생성의 점에서 바람직하다.
상기 3급 아민계 화합물 및 유기 금속계 화합물 등의 촉매는, 경우에 따라서는 단독으로도 사용할 수 있지만, 병용할 수도 있다.
우레탄프리폴리머(E) 합성시에 이용하는 유기금속 화합물 촉매는, 후술하는 아민과의 반응에 있어서도, 상기 반응을 현저하게 촉진시킨다.
우레탄프리폴리머(E)의 합성시에는 공지의 용제가 알맞게 사용된다. 용제의 사용은 반응 제어를 용이하게 하는 역할을 한다.
이러한 목적으로 사용되는 용제로서는, 예를 들면, 초산에틸, 초산n-부틸, 초산이소부틸, 톨루엔, 크실렌, 헥산, 아세톤, 메틸에틸케톤, 시클로헥사논, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜디메틸에테르 및 디에틸렌글리콜디에틸에테르 등이 이용되지만 특별히 이것들로 한정되는 것은 아니다.
또한, 용제를 사용했을 경우의 우레탄프리폴리머 반응계 내의 농도는, 우레탄프리폴리머의 고형분 농도로 환산하여, 반응 제어의 관점에서, 바람직하게는 30~95중량%이며, 점도제어의 관점에서 더 바람직하게는 40~90중량%이다. 30중량% 이상이면, 반응이 빠르고 미 반응물이 남지 않는다. 95중량% 이하면, 반응이 부분적으로 급격하게 진행되는 일이 없고, 분자량 등의 컨트롤이 용이하다.
비닐중합체(A)의 히드록실기와 디이소시아네이트(B)의 이소시아네이트기를 반응시켜 우레탄프리폴리머(E)를 만드는 우레탄화 반응은, 여러 가지의 방법이 가능하다. 1) 전량을 넣어 반응시키는 방법과 2) 비닐중합체(A) 및 필요에 따라서 용제를 플라스크에 넣고 디이소시아네이트(B)를 적하한 후 필요에 따라서 촉매를 첨가하는 방법으로 크게 구별되지만, 반응을 정밀하게 제어하는 경우에는 2)가 바람직하다.
우레탄프리폴리머(E)를 얻는 반응의 온도는 120℃ 이하가 바람직하다. 더욱 바람직하게는 50~110℃이다. 110℃보다 높아지면 반응속도의 제어가 곤란하게 되어, 소정의 분자량과 구조를 가지는 우레탄프리폴리머를 얻을 수 없게 된다. 우레탄화 반응은 촉매의 존재하에 50~110℃로 1~20시간 행하는 것이 바람직하다.
비닐중합체(A)에 대한 디이소시아네이트(B)의 배합 몰비는, 우레탄프리폴리머의 생산성의 관점에서, 1.01~3.00이 바람직하고, 최종 합성물인 분산제의 설계(안료 흡착 부위와 용제 친화성 부위의 균형)의 관점에서 1.30~2.30이 보다 바람직하고, 최종 합성물인 분산제를 사용한 안료 분산체의 분산 안정성의 관점에서 1.50~2.00이 가장 바람직하다. 상기 배합 몰비가 너무 작으면, 최종 제품인 분산제가 고분자량이 되고, 그것을 이용한 안료 분산체, 나아가서 그것을 이용한 도료나 잉크의 점도가 높아져 실용상 문제가 있다. 또한, 상술한 대로, 상기 배합 몰비가 3.00보다 크면, 비닐중합체(A) 유래의 비닐 중합부를 가지지 않는 디이소시아네이트(B) 및 그 유래의 우레탄 부위가 증가하여, 최종 제품인 분산제의 성능이 악화되는 경우가 있다.
(폴리아민(C))
안료 분산제를 구성하는 폴리아민(C)으로서는, 적어도 2개의 1급 및/또는 2급 아미노기를 가지는 화합물이고, 이소시아네이트기와 반응하여 우레아 결합을 생성하기 위해서 이용된다. 이러한 아민으로서 우선 디아민(c1)을 들 수 있다.
디아민(c1)으로서는, 2개의 1급 아미노기를 가지는 디아민(c1-1), 2개의 2급 아미노기를 가지는 디아민(c1-2), 1급 및 2급 아미노기를 가지는 디아민(c1-3)을 들 수 있다.
2개의 1급 아미노기를 가지는 디아민(c1-1)으로서는, 공지의 것을 사용할 수가 있고, 구체적으로는,
에틸렌디아민, 프로필렌디아민[별명:1,2-디아미노프로판 또는 1,2-프로판디아민], 트리메틸렌디아민[별명:1,3-디아미노프로판 또는 1,3-프로판 디아민], 테트라메틸렌디아민[별명:1,4-디아미노부탄], 2-메틸-1,3-프로판디아민, 펜타메틸렌디아민[별명:1,5-디아미노펜탄], 헥사메틸렌디아민[별명:1,6-디아미노헥산], 2,2-디메틸-1,3-프로판디아민, 2,2,4-트리메틸헥사메틸렌디아민, 및 톨릴렌디아민 등의 지방족디아민;
이소포론디아민 및 디시클로헥실메탄-4,4'-디아민 등의 지환식 디아민;및
페닐렌디아민 및 크실렌디아민 등의 방향족 디아민 등을 들 수가 있다.
또한, 2개의 2급 아미노기를 가지는 디아민(c1-2)으로서는, 공지의 것을 사용할 수가 있고, 구체적으로는,
N,N-디메틸에틸렌디아민, N,N-디에틸에틸렌디아민 및 N,N'-디-tert-부틸에틸렌디아민 등을 들 수가 있다.
또한, 1급 및 2급 아미노기를 가지는 디아민(c1-3)으로서는, 공지의 것을 사용할 수가 있고, 구체적으로는,
N-메틸에틸렌디아민[별명:메틸아미노에틸아민], N-에틸에틸렌디아민[별명:에틸아미노에틸아민], N-메틸-1,3-프로판디아민[별명:N-메틸-1,3-디아미노프로판 또는 메틸아미노프로필아민], N,2-메틸-1,3-프로판디아민, N-이소프로필에틸렌디아민[별명:이소프로필아미노에틸아민], N-이소프로필-1,3-디아미노프로판[별명 :N-이소프로필-1,3-프로판디아민 또는 이소프로필아미노프로필아민] 및 N-라우릴-1,3-프로판디아민[별명:N-라우릴-1,3-디아미노프로판 또는 라우릴아미노프로필아민]등을 들 수가 있다.
안료 분산제를 구성하는 폴리아민은 적어도 2개의 1급 및/또는 2급 아미노기를 가지는 화합물이며, 1급 및/또는 2급 아민이 이소시아네이트기와 반응하여 우레아기를 생성하는, 이 우레아기가 안료 흡착 부위가 되지만, 폴리아민(C)이 양끝단에 2개의 1급 및/또는 2급 아미노기를 가지고, 또한 양끝단 이외에 2급 및/또는 3급 아미노기를 가지는 화합물인 경우에는, 키노프탈론 안료에 대한 흡착성이 높아지기 때문에, 특히 바람직하다.
이러한 폴리아민(C)으로서는, 이하와 같은 양끝단에 2개의 1급 및/또는 2급 아미노기를 가지고, 또한, 양끝단 이외에 2급 및/또는 3급 아미노기를 가지는 폴리아민(c2)을 들 수 있다.
폴리아민(c2)으로서는, 양끝단 이외에 2급 아미노기를 가지는 폴리아민(c2-1)과 양끝단 이외에 3급 아미노기를 가지는 폴리아민(c2-2)을 들 수 있다.
양끝단 이외에 2급 아미노기를 가지는 폴리아민(c2-1)으로서는, 예를 들면, 이미노비스프로필아민〔별명 N,N-비스(3-아미노프로필)아민〕, N,N‘-비스아미노프로필-1,3-프로필렌디아민 및 N,N‘-비스아미노프로필-1,4-부틸렌디아민 등을 들 수 있다.
양끝단 이외에 3급 아미노기를 가지는 폴리아민(c2-2)으로서는, 예를 들면, 메틸이미노비스프로필아민〔별명 N,N-비스(3-아미노프로필)메틸아민〕, 라우릴이미노비스프로필아민〔별명 N,N-비스(3-아미노프로필)라우릴아민〕등을 들 수 있다.
안료 분산제를 구성하는 폴리아민(C)으로서는, 2개 이상의 1급 및/또는 2급 아미노기를 가지고, 분자량 분포가 있는 중합체(c3)도 사용할 수가 있다.
1급 및/또는 2급 아미노기를 가지는 중합체(c3)로서는, 1급 아미노기를 가지는 에틸렌성 불포화 단량체나 2급 아미노기를 가지는 에틸렌성 불포화 단량체, 예를 들면, 비닐아민이나 아릴아민의 단독 중합체(이른바 폴리비닐아민이나 폴리아릴 아민), 혹은 그것들과 기타 에틸렌성 불포화 단량체와의 공중합체 및 에틸렌이민의 개환중합체나 염화에틸렌과 에틸렌디아민과의 중축합체나 옥사졸리돈-2의 개환중합체(이른바 폴리에틸렌이민)로부터 선택되는 것이 바람직하다.
상기 폴리아민(C)으로서 예시한 (c1), (c2) 및 (c3) 중에서, 합성 제어의 점에서 (c1), (c2)가 바람직하고, 나아가서 분산성능의 점에서 (c2)가 바람직하며, 가장 바람직하게는 양끝단 이외에 2급 아미노기를 가지는 폴리아민(c2-1)이다.
안료 분산제를 구성하는 아민 화합물로서는, 폴리아민(C) 외에, 모노아민도 사용할 수가 있다. 모노아민으로서는, 분자내에 1급 아미노기 또는 2급 아미노기를 1개 가지는 모노아민 화합물이며, 모노아민은 디이소시아네이트(B)와 폴리아민(C)의 반응에 있어서 너무 고분자량화하는 것을 억제하기 위한 반응 정지제로서 사용된다. 모노아민은 분자 내에 1급 아미노기 또는 2급 아미노기 이외의 다른 극성 관능기를 가져도 좋다. 이러한 극성 관능기로서는, 수산기, 카르복실기, 술폰산기, 인산기, 시아노기, 니트록실기 등을 들 수 있다.
모노아민으로서는, 종래 공지의 것을 사용할 수 있고, 구체적으로는,
아미노메탄, 아미노에탄, 1-아미노프로판, 2-아미노프로판, 1-아미노부탄, 2-아미노부탄, 1-아미노펜탄, 2-아미노펜탄, 3-아미노펜탄, 이소아밀아민, N-에틸이소아밀아민, 1-아미노헥산, 1-아미노헵탄, 2-아미노헵탄, 2-옥틸아민, 1-아미노노난, 1-아미노데칸, 1-아미노도데칸, 1-아미노트리데칸, 1-아미노헥사데칸, 스테아릴아민, 아미노시클로프로판, 아미노시클로부탄, 아미노시클로 펜탄, 아미노시클로헥산, 아미노시클로도데칸, 1-아미노-2-에틸헥산, 1-아미노-2-메틸프로판, 2-아미노-2-메틸프로판, 3-아미노-1-프로펜, 3-아미노메틸헵탄, 3-이소프로폭시프로필아민, 3-부톡시프로필아민, 3-이소부톡시프로필아민, 2-에틸헥시록시프로필아민, 3-데시록시프로필아민, 3-라우리록시프로필아민, 3-미리스틸록시프로필아민, 2-아미노메틸테트라히드로푸란, 디메틸아민, 디에틸 아민, N-메틸에틸아민, N-메틸이소프로필아민, N-메틸헥실아민, 디이소프로필아민, 디n-프로필아민, 디n-부틸아민, 디sec-부틸아민, N-에틸-1,2-디메틸프로필아민, 피페리딘, 2-피페코린, 3-피페코린, 4-피페코린, 2,4-루페티딘, 2,6-루페티딘, 3,5-루페티딘, 3-피페리딘메탄올, 피페콜린산, 이소니페코트산, 메틸이소니페코테이트, 에틸이소니페코테이트, 2-피페리딘에탄올, 4-피페리딘에탄올, 4-피페리딘낙산염산염, 4-피페리디놀, 피롤리딘, 3-아미노피롤리딘, 3-피롤리디놀, 인돌린, 아닐린, N-부틸아닐린, o-아미노톨루엔, m-아미노톨루엔, p-아미노톨루엔, o-벤질아닐린, p-벤질아닐린, 1-아닐리노나프탈렌, 1-아미노안트라퀴논, 2-아미노안트라퀴논, 1-아미노안트라센, 2-아미노안트라센, 5-아미노이소퀴놀린, o-아미노디페닐, 4-아미노디페닐에테르, β-아미노에틸벤젠, 2-아미노벤조페논, 4-아미노벤조페논, o-아미노아세트페논, m-아미노아세트페논, p-아미노아세트페논, 벤질아민, N-메틸벤질아민, 3-벤질아미노프로피온산 에틸에테르, 4-벤질피페리딘, α-페닐에틸아민, 페네틸아민, p-메톡시페네틸아민, 푸르푸릴아민, p-아미노아조벤젠, m-아미노페놀, p-아미노페놀, 아릴아민, 및 디페닐아민 등을 들 수 있다.
그 중에서도, 강직성이 없는 지방족 아민이고 2급 아미노기만을 가지는 모노아민 화합물은, 분산성도 양호하고 바람직하다.
2급 아미노기만을 가지는 지방족 모노아민 화합물로서는,
디메틸아민, 디에틸아민, N-메틸에틸아민, N-메틸이소프로필아민, N-메틸헥실아민, 디이소프로필아민, 디n-프로필아민, 디n-부틸아민, 디sec-부틸아민, N-에틸-1,2-디메틸프로필아민, 피페리딘, 2-피페코린, 3-피페코린, 4-피페코린, 2,4-루페티딘, 2,6-루페티딘, 3,5-루페티딘, 3-피페리딘메탄올, 2-피페리딘에탄올, 4-피페리딘에탄올, 4-피페리디놀, 피롤리딘, 3-아미노피롤리딘 및 3-피롤리디놀 등을 들 수 있다.
또한, 3급 아미노기는 이소시아네이트기와 반응하는 활성 수소를 가지고 있지 않기 때문에, 1급 또는 2급 아미노기와 3급 아미노기를 가지는 디아민은, 안료 분산제를 구성하는 모노아민으로 사용할 수가 있고, 분산제의 중합체 끝단에 안료 흡착능력를 향상시키는 효과가 있는 3급 아미노기를 도입할 수가 있다.
1급 또는 2급 아미노기와 3급 아미노기를 가지는 디아민으로서는, N,N-디메틸에틸렌디아민, N,N-디에틸에틸렌디아민, N,N-디메틸-1,3-프로판디아민, 및 N,N,2,2-테트라메틸-1,3-프로판디아민 등의 1급 아미노기와 3급 아미노기를 가지는 디아민;및
N,N,N'-트리메틸에틸렌디아민 등의 2급 아미노기와 3급 아미노기를 가지는 디아민을 들 수가 있다.
이들 모노아민은, 한 종류 또는 2종류 이상 혼합하여 이용해도 좋다. 또한, 1급 아민기와 이소시아네이트기가 반응한 후의 우레아 결합의 활성수소는 반응성이 낮고, 분산제의 중합조건에서는 그 이상 이소시아네이트기와 반응하여, 분자량이 커지는 일은 없다.
(안료 분산제의 제조 방법)
안료 분산제는,
분자내에 2개의 히드록실기와 1개의 티올기를 가지는 화합물(a3)의 존재하에, 일반식(1)에 나타나는 에틸렌성 불포화 단량체(a1)와 에틸렌성 불포화 단량체(a2)를 라디칼 중합하여 이루어지는, 한쪽 끝단 영역에 2개의 히드록실기를 가지는 비닐중합체(A)를 제조하는 제1의 공정과,
상기 한쪽 끝단 영역에 2개의 히드록실기를 가지는 비닐중합체(A)의 히드록실기와 디이소시아네이트(B)의 이소시아네이트기를 반응시켜서 이루어지는 양끝단에 이소시아네이트기를 가지는 우레탄프리폴리머(E)를 제조하는 제2의 공정과,
양끝단에 이소시아네이트기를 가지는 우레탄프리폴리머(E)의 이소시아네이트기와 폴리아민(C)의 1급 및/또는 2급 아미노기를 반응시키는 제3공정에 의해 제조하는 것이 바람직하다.
우레탄프리폴리머(E), 폴리아민(C)으로부터 우레탄우레아수지, 또는 끝단에 1급 또는 2급의 아미노기를 가지는 폴리우레탄우레아를 얻기 위한 우레아 반응은, 1) 우레탄프리폴리머(E) 용액을 플라스크에 넣고 폴리아민(C)을 적하하는 방법, 2) 폴리아민(C) 및 필요에 따라서 용제로 이루어지는 용액을 플라스크에 넣고, 우레탄프리폴리머(E) 용액을 적하하는 방법으로 크게 구별된다. 어느 쪽의 방법을 사용하여도 상관없지만, 2)번 방법이 합성되는 안료 분산제의 분산성능 면에서 바람직하다.
우레아 반응의 온도는 100℃ 이하가 바람직하다. 더욱 바람직하게는 70℃ 이하이다. 70℃에서도 반응속도가 빠르고 제어되지 않는 경우에는, 50℃ 이하가 더욱 바람직하다. 100℃보다 높아지면 반응속도의 제어가 곤란하고, 소정의 분자량과 구조를 가지는 우레탄우레아수지를 얻기 어렵다.
또한, 우레탄프리폴리머(E) 및 폴리아민(C)의 배합비는 특별히 한정되지 않고, 안료의 종류에 의해 임의로 선택된다.
반응의 종점은, 적정에 의한 이소시아네이트% 측정 또는 IR 측정에 의한 이소시아네이트 정점의 소실에 의하여 판단할 수 있다.
칼라 필터용 착색 조성물에 포함되는 안료 분산제의 겔 삼투 크로마토그래피(GPC)에 있어서의 폴리스틸렌 환산 중량평균 분자량(Mw)은, 1,000~100,000인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1,500~50,000, 특히 바람직하게는 1,500~20,000이다.
중량평균 분자량이 1,000 이상이면, 안료 조성물의 안정성이 양호하고, 100,000 이하이면, 수지간의 상호작용이 양호한 범위로 되어, 안료 조성물의 점도가 증가하는 일이 없다. 또한, 얻어진 분산제의 아민값은 1~100mgKOH/g인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 2~80mgKOH/g, 더 바람직하게는 3~60mgKOH/g이다. 아민값이 1mgKOH/g 이상이면, 안료와 흡착하는 관능기가 충분하기 때문에 안료의 분산이 양호하고, 100mgKOH/g 이하이면, 안료끼리의 응집이 일어날 일이 없고 점도 저하의 효과가 충분하여 도막의 외관이 양호하다.
안료 분산제는, 키노프탈론 안료에 대하여 5중량%~70중량% 사용하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10중량%~50중량%이다. 5중량% 이상이면, 양호한 안료 분산 효과를 얻을 수 있고, 70중량% 이하이면, 분산성 이외에, 예를 들어, 내열성 등에 악영향을 미치는 일이 없다.
(계면활성제)
계면활성제로서는, 라우릴황산나트륨, 폴리옥시에틸렌알킬에테르황산염, 도데실벤젠술폰산나트륨, 스틸렌-아크릴산 공중합체의 알칼리염, 스테아린산나트륨, 알킬나프탈린술폰산나트륨, 알킬디페닐에테르디술폰산나트륨, 라우릴황산모노에탄올아민, 라우릴황산트리에탄올아민, 라우릴황산암모늄, 스테아린산모노에탄올아민, 스틸렌-아크릴산 공중합체의 모노에탄올아민, 폴리옥시에틸렌알킬에테르인산에스테르 등의 음이온성 계면활성제;폴리옥시에틸렌올레인에테르, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르, 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르, 폴리옥시에틸렌알킬에테르인산에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비탄모노스테어레이트, 폴리에틸렌글리콜모노라우레이트 등의 비이온성 계면활성제;알킬 4급 암모늄염이나 그것들의 에틸렌옥사이드 부가물 등의 양이온성 계면활성제;알킬디메틸아미노초산베타인 등의 알킬베타인, 알킬이미다졸린 등의 양성 계면활성제를 들 수 있고, 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 혼합하여 이용할 수가 있지만, 반드시 이것들로 한정되는 것은 아니다.
계면활성제의 함유량은, 착색제 100 중량부에 대하여, 바람직하게는 0.1~55중량부, 더 바람직하게는 0.1~45중량부이다. 수지형 분산제의 함유량이 0.1중량부 이상이면, 첨가한 효과를 충분히 얻을 수 있고, 함유량이 55중량부 이하이면, 분산이 매우 양호하다.
<광중합성 단량체>
착색 조성물의 한 실시형태는, 광중합성 단량체를 함유하여도 좋다. 광중합성 단량체에는, 자외선이나 열 등에 의해 경화하여 투명 수지를 생성하는 모노머 혹은 올리고머가 포함되고, 이것들을 단독으로 또는 2종 이상 혼합하여 이용할 수가 있다. 광중합성 단량체의 함유량은, 착색제 100중량부에 대하여 5~400중량부인 것이 바람직하고, 광경화성 및 현상성의 관점에서 10~300중량부인 것이 보다 바람직하다.
자외선이나 열 등에 의해 경화하여 투명 수지를 생성하는 모노머, 올리고머로서는, 예를 들면, 메틸(메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시 에틸(메타)아크릴레이트, 2-히드록시프로필(메타)아크릴레이트, 시클로헥실(메타)아크릴레이트, β-카르복시에틸(메타)아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올디(메타)아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 트리메틸올프로판트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메타)아크릴레이트, 1,6-헥산디올글리시딜에테르디(메타)아크릴레이트, 비스페놀A디글리시딜에테르디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디글리시딜에테르디(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨헥사(메타)아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타(메타)아크릴레이트, 트리시클로데카닐(메타)아크릴레이트, 에스테르아크릴레이트, 메틸올화멜라민의 (메타)아크릴산에스테르, 에폭시(메타)아크릴레이트, 우레탄아크릴레이트 등의 각종 아크릴산에스테르 및 메타크릴산에스테르, (메타)아크릴산, 스틸렌, 초산비닐, 히드록시에틸비닐에테르, 에틸렌글리콜디비닐에테르, 펜타에리트리톨트리비닐에테르, (메타)아크릴아미드, N-히드록시메틸(메타)아크릴아미드, N-비닐포름아미드, 아크릴로니트릴, EO변성비스페놀A디(메타)아크릴레이트, 1,4-부탄디올디(메타)아크릴레이트, 디에틸렌글리콜디(메타)아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디(메타)아크릴레이트, 폴리에스테르(메타)아크릴레이트, 트리스(아크릴록시에틸)이소시아누레이트, 트리스(메타크릴록시에틸)이소시아누레이트, 카프로락톤변성 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트, 디트리메틸올프로판테트라(메타)아크릴레이트, 펜타에리트리톨테트라(메타)아크릴레이트,ω-카르복시폴리카프로락톤모노아크릴레이트, ω-카르복시폴리카프로락톤모노메타크릴레이트, 2-아크릴로일옥시에틸호박산, 2-메타크릴로일옥시에틸호박산, 2-아크릴로일옥시프로필호박산, 2-메타크릴로일옥시프로필호박산, 메톡시에틸렌글리콜아크릴레이트, 메톡시에틸렌글리콜메타크릴레이트, 메톡시디에틸렌글리콜아크릴레이트, 메톡시디에틸렌글리콜메타크릴레이트, 메톡시트리에틸렌글리콜아크릴레이트, 메톡시트리에틸렌글리콜메타크릴레이트, 메톡시프로필렌글리콜아크릴레이트, 메톡시프로필렌글리콜메타크릴레이트, 메톡시디프로필렌글리콜아크릴레이트, 메톡시디프로필렌글리콜메타크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필아크릴레이트, 2-히드록시-3-페녹시프로필메타크릴레이트나, 시판품으로서 2-아크릴로일록시에틸호박산(상품명 M-5300) 등을 들 수 있지만, 반드시 이것들로 한정되는 것은 아니다.
<광중합 개시제>
본 실시형태의 착색 조성물은, 광중합 개시제를 함유하여도 좋다. 상기 조성물을 자외선 조사에 의해 경화시키고, 포토리소그래피법에 의해 필터 세그먼트를 형성하는 경우, 광중합 개시제 등을 더하여 용제 현상형 혹은 알칼리 현상형 감광성 착색 조성물의 형태로 조제할 수가 있다. 광중합 개시제의 함유량은, 착색제 100중량부에 대하여, 2~200중량부인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 광경화성 및 현상성의 관점에서 예를 들면, 3~150중량부, 5~150중량부, 5~200중량부, 10~150중량부를 취할 수 있다.
광중합 개시제로서는, 4-페녹시디클로로아세트페논, 4-t-부틸디클로로아세트페논, 디에톡시아세트페논, 1-(4-이소프로필페닐)-2-히드록시-2-메틸프로판-1-온, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2-메틸-1-[4-(메틸티오)페닐]-2-모폴리노프로판-1-온, 2-(디메틸아미노)-2-[(4-메틸페닐)메틸]-1-[4-(4-모폴리닐)페닐]-1-부타논, 또는 2-벤질-2-디메틸아미노-1-(4-모폴리노페닐)-부탄-1-온 등의 아세트페논계 화합물; 벤조인, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 또는 벤질디메틸케탈 등의 벤조인계 화합물; 벤조페논, 벤조일안식향산, 벤조일안식향산메틸, 4-페닐벤조페논, 히드록시벤조페논, 아크릴화벤조페논, 4-벤조일-4'-메틸디페닐설파이드, 또는 3,3',4,4'-테트라(t-부틸파옥시카르보닐)벤조페논 등의 벤조페논계 화합물; 티옥산톤, 2-클로로티옥산톤, 2-메틸티옥산톤, 이소프로필티옥산톤, 2,4-디이소프로필티옥산톤, 또는 2,4-디에틸티옥산톤 등의 티옥산톤계 화합물; 2,4,6-트리클로로-s-트리아진, 2-페닐-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(p-메톡시페닐)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(p-트릴)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-피페로닐-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2,4-비스(트리클로로메틸)-6-스티릴-s-트리아진, 2-(나프토-1-일)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2-(4-메톡시-나프토-1-일)-4,6-비스(트리클로로메틸)-s-트리아진, 2,4-트리클로로메틸-(피페로닐)-6-트리아진, 또는 2,4-트리클로로메틸-(4'-메톡시스티릴)-6-트리아진 등의 트리아진계 화합물;1,2-옥탄디온, 1-〔4-(페닐티오)-, 2-(O-벤조일옥심)〕, 또는 O-(아세틸)-N-(1-페닐-2-옥소-2-(4'-메톡시-나프틸)에틸리덴)히드록실아민 등의 옥심에스테르계 화합물; 비스(2,4,6-트리메틸벤조일)페닐포스핀옥사이드, 또는 2,4,6-트리메틸벤조일디페닐포스핀옥사이드 등의 포스핀계 화합물; 9,10-페난트렌퀴논, 캠포퀴논, 에틸안트라퀴논 등의 퀴논계 화합물; 붕산염계 화합물; 카르바졸계 화합물; 이미다졸계 화합물;혹은, 티타노센계 화합물 등이 이용된다. 이들 광중합 개시제는 1종을 단독으로, 또는 필요에 따라서 임의의 비율로 2종 이상 혼합하여 이용할 수가 있다.
<증감제>
착색 조성물의 한 실시형태는, 증감제를 함유해도 좋다.
증감제로서는, 캘콘 유도체, 디벤잘아세톤 등으로 대표되는 불포화 케톤류, 벤질이나 캠포퀴논 등으로 대표되는 1,2-디케톤 유도체, 벤조인 유도체, 플루오렌 유도체, 나프토퀴논 유도체, 안트라퀴논 유도체, 크산텐 유도체, 티옥산텐 유도체, 크산톤 유도체, 티옥산톤 유도체, 쿠마린 유도체, 케토쿠마린 유도체, 시아닌 유도체, 멜로시아닌 유도체, 옥소놀 유도체 등의 폴리메틴 색소, 아크리딘유도체, 아진 유도체, 티아진 유도체, 옥사진 유도체, 인돌린 유도체, 아줄렌 유도체, 아줄레늄 유도체, 스크아릴리움 유도체, 포르피린 유도체, 테트라페닐포르피린 유도체, 트리아릴메탄 유도체, 테트라벤조포르피린 유도체, 테트라피라지노포르피라진 유도체, 프탈로시아닌 유도체, 테트라아자포르피린 유도체, 테트라퀴녹살리로포르피라진 유도체, 나프탈로시아닌 유도체, 서브프탈로시아닌 유도체, 피릴리움 유도체, 티오피릴리움 유도체, 테트라필린 유도체, 아눌렌 유도체, 스피로파이란 유도체, 스피로옥사진 유도체, 티오스피로피란 유도체, 금속 아레인 착화합물, 유기 루테늄 착화합물, 또는 미힐러케톤 유도체, 비이미다졸 유도체, α-아실옥시에스테르, 아실포스핀옥사이드, 메틸페닐글리옥시레이트, 벤질, 9,10-페난트렌퀴논, 캠포퀴논, 에틸안트라퀴논, 4,4'-디에틸이소프탈로페논, 3,3', 또는 4,4'-테트라(t-부틸파옥시카르보닐)벤조페논, 4,4'-디에틸아미노벤조페논 등을 들 수 있다.
더 구체적으로는, 오오카와라 마코토 등이 편찬한 「색소 핸드북」(1986년, 코단샤), 오오카와라 마코토 등이 편찬한 「기능성 색소의 화학」(1981년, 시엠시), 이케모리 츄자부로 등이 편찬한 「특수 기능재료」(1986년, 시엠시)에 기재된 증감제를 들 수 있지만, 이것들로 한정되는 것은 아니다. 또한, 그 외에, 자외로부터 근적외 영역에 걸친 빛에 대하여 흡수를 나타내는 증감제를 함유시킬 수도 있다.
증감제는, 1종을 단독으로, 또는 필요에 따라서 임의의 비율로 2종 이상 혼합하여 이용할 수가 있다. 증감제의 함유량은, 착색 조성물 중에 포함되는 광중합 개시제 100 중량부에 대하여, 3~60중량부인 것이 바람직하고, 광경화성, 현상성의 관점에서 5~50중량부인 것이 보다 바람직하다.
<다관능 티올>
착색 조성물의 한 실시형태는, 연쇄이동제로서의 기능을 하는 다관능 티올을 함유해도 좋다.
다관능 티올은 티올기를 2개 이상 가지는 화합물이면 좋고, 예를 들면, 헥산디티올, 데칸디티올, 1,4-부탄디올비스티오프로피온산, 1,4-부탄디올비스티오글리코레이트, 에틸렌글리콜비스티오글리코레이트, 에틸렌글리콜비스티오프로피온산, 트리메틸올프로판트리스티오글리코레이트, 트리메틸올프로판트리스티오프로피온산, 트리메틸올프로판트리스(3-메르캅토부틸레이트), 펜타에리트리톨테트라키스티오글리코레이트, 펜타에리트리톨테트라키스티오프로피온산, 트리메르캅토프로피온산트리스(2-히드록시에틸)이소시아누레이트, 1,4-디메틸메르캅토벤젠, 2,4,6-트리메르캅토-s-트리아진, 2-(N,N-디부틸아미노)-4,6-디메르캅토-s-트리아진 등을 들 수 있다. 이들 다관능 티올은, 1종을 단독으로 또는 필요에 따라서 임의의 비율로 2종 이상 혼합하여 이용할 수가 있다.
다관능 티올의 함유량은, 착색 조성물 전 고형분의 중량을 기준(100중량%)으로 하여 바람직하게는 0.1~30중량%이며, 보다 바람직하게는 1~20중량%이다. 다관능 티올의 함유량이 0.1중량% 이상이면, 다관능 티올의 첨가 효과를 충분히 발휘하고, 30중량% 이하이면, 감도가 양호한 범위가 되어 해상도가 높아진다.
<산화 방지제>
착색 조성물의 한 실시형태는, 산화 방지제를 함유하여도 좋다. 산화 방지제는, 착색 조성물 중에 포함되는 광중합 개시제나 열경화성 화합물이 열경화나 ITO 어닐링 시의 열공정에 의해 산화하여 황변하는 것을 막기 때문에, 도막의 투과율을 높게할 수 있다. 그렇기 때문에, 산화 방지제를 포함함으로써 가열공정 시의 산화에 의한 황변을 방지하고, 높은 도막의 투과율을 얻을 수가 있다.
「산화 방지제」란, 자외선 흡수 기능, 라디칼 보충 기능, 또는 과산화물 분해 기능을 가지는 화합물이면 좋고, 구체적으로는 산화 방지제로서 간섭 페놀계, 간섭아민계, 인계, 유황계, 벤조트리아졸계, 벤조페논계, 히드록실아민계, 살리실산에스테르계, 및 트리아진계의 화합물을 들 수 있고, 공지의 자외선 흡수제, 산화 방지제 등을 사용할 수 있다.
이들 산화 방지제 중에서도, 도막의 투과율과 감도, 양립의 관점에서 바람직한 것으로서는, 간섭페놀계 산화 방지제, 간섭아민계 산화 방지제, 인계 산화 방지제 또는 유황계 산화 방지제를 들 수 있다. 또한, 보다 바람직하게는 간섭페놀계 산화 방지제, 간섭아민계 산화 방지제, 또는 인계 산화 방지제이다.
이들 산화 방지제는, 1종을 단독으로 또는 필요에 따라서 임의의 비율로 2종 이상 혼합하여 이용할 수가 있다. 또한, 산화 방지제의 함유량은 착색 조성물의 고형분 중량을 기준(100중량%)으로 하여 0.5~5.0중량%의 경우, 명도, 감도가 양호하기 때문에 보다 바람직하다.
<아민계 화합물>
착색 조성물의 한 실시형태는, 녹아서 존재하고 있는 산소를 환원하는 기능이 있는 아민계 화합물을 함유시킬 수가 있다.
이러한 아민계 화합물로서는, 트리에탄올아민, 메틸디에탄올아민, 트리이소프로파놀아민, 4-디메틸아미노안식향산메틸, 4-디메틸아미노안식향산에틸, 4-디메틸아미노안식향산이소아밀, 안식향산2-디메틸아미노에틸, 4-디메틸아미노안식향산2-에틸헥실, 및 N,N-디메틸파라톨루이딘 등을 들 수 있다.
<레벨링제>
착색 조성물의 한 실시형태는, 투명 기판상에서의 조성물의 레벨링성을 좋게하기 위하여, 레벨링제를 첨가하는 것이 바람직하다. 레벨링제로서는, 주 쇄에 폴리에테르 구조 또는 폴리에스테르 구조를 가지는 디메틸실록산이 바람직하다. 주 쇄에 폴리에테르 구조를 가지는 디메틸실록산의 구체적인 예로서는, 토레·다우코닝구사제 FZ-2122, 빅크케미사제 BYK-333 등을 들 수 있다. 주 쇄에 폴리에스테르 구조를 가지는 디메틸실록산의 구체적인 예로서는, 빅크케미사제 BYK-310, BYK-370 등을 들 수 있다. 주 쇄에 폴리에테르 구조를 가지는 디메틸실록산과 주 쇄에 폴리에스테르 구조를 가지는 디메틸실록산은 병용할 수도 있다. 레벨링제의 함유량은 통상, 착색 조성물의 전 중량을 기준(100중량%)으로 0.003~0.5중량% 이용하는 것이 바람직하다.
레벨링제로서 특히 바람직한 것으로서는, 분자 내에 소수기와 친수기를 가지는 이른바 계면활성제의 일종이다. 구체적으로는, 친수기를 가지면서도 물에 대한 용해성이 낮고, 착색 조성물에 첨가했을 경우, 그 표면장력 저하능력이 낮으며, 게다가, 표면장력 저하능력이 낮음에도 구애받지 않고 유리판에의 젖는 성질이 양호하며, 거품이 일어남에 따른 도막의 결함이 출현하지 않는 첨가량에 있어서, 충분히 대전성을 억제할 수 있는 것이 바람직하다. 이러한 바람직한 특성을 가지는 레벨링제로서 폴리알킬렌옥사이드 단위를 가지는 디메틸폴리실록산이 바람직하게 사용된다. 폴리알킬렌옥사이드 단위로서는, 폴리에틸렌옥사이드 단위, 폴리프로필렌옥사이드 단위가 있고, 디메틸폴리실록산은 폴리에틸렌옥사이드 단위와 폴리프로필렌옥사이드 단위를 모두 가지고 있어도 좋다.
또한, 폴리알킬렌옥사이드 단위의 디메틸폴리실록산과의 결합 형태는, 폴리알킬렌옥사이드 단위가 디메틸폴리실록산의 반복 단위 중에 결합한 펜던트형, 디메틸폴리실록산의 끝단에 결합한 말단 변성형, 디메틸폴리실록산과 교대로 반복하여 결합한 직쇄상의 블록코폴리머형의 어떤 것이어도 좋다. 폴리알킬렌옥사이드 단위를 가지는 디메틸폴리실록산은, 토레·다우코닝구 주식회사로부터 시판되고 있고, 예를 들면, FZ-2110, FZ-2122, FZ-2130, FZ-2166, FZ-2191, FZ-2203, FZ-2207을 들 수 있지만, 이것들로 한정되는 것은 아니다.
레벨링제에는, 음이온성, 양이온성, 비이온성, 또는 양성의 계면활성제를 보조적으로 더하는 것도 가능하다. 계면활성제는, 2종 이상 혼합하여 사용하여도 상관없다.
음이온성 계면활성제로는, 폴리옥시에틸렌알킬에테르황산염, 도데실벤젠술폰산나트륨, 스틸렌-아크릴산 공중합체의 알칼리염, 알킬나프탈린술폰산나트륨, 알킬 디페닐에테르디술폰산나트륨, 라우릴황산모노에탄올아민, 라우릴황산트리에탄올아민, 라우릴황산암모늄, 스테아린산모노에탄올아민, 스테아린산나트륨, 라우릴황산나트륨, 스틸렌-아크릴산 공중합체의 모노에탄올아민, 폴리옥시에틸렌알킬에테르 인산에스테르 등을 들 수 있다.
양이온성 계면활성제로는, 알킬 4급 암모늄염이나 그들의 에틸렌옥사이드 부가물을 들 수 있다. 비이온성 계면활성제로서는, 폴리옥시에틸렌올레일에테르, 폴리옥시에틸렌라우릴에테르, 폴리옥시에틸렌노닐페닐에테르, 폴리옥시에틸렌알킬에테르인산에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비탄모노스테어레이트, 폴리에틸렌글리콜모노라우레이트; 알킬디메틸아미노초산베타인 등의 알킬베타인, 알킬이미다졸린 등의 양성 계면활성제, 또한 불소계나 실리콘계의 계면활성제를 들 수 있다.
<경화제, 경화촉진제>
착색 조성물의 한 실시형태는, 열경화성 수지의 경화를 보조하기 위하여, 필요에 따라서 경화제, 경화촉진제 등을 포함하고 있어도 좋다. 경화제로서는 페놀계 수지, 아민계 화합물, 산무수물, 활성 에스테르, 카르본산계 화합물, 술폰산계 화합물 등이 유효하지만, 특별히 이것들로 한정되는 것은 아니고, 열경화성 수지와 반응할 수 있는 것이면, 어떤 경화제를 사용하여도 좋다. 또한, 이들 중에서도, 1분자 내에 2개 이상의 페놀성 수산기를 가지는 화합물, 아민계 경화제를 바람직한 것으로 들고 있다. 경화촉진제로서는, 예를 들면, 아민 화합물(예를 들면, 디시안디아미드, 벤질디메틸아민, 4-(디메틸아미노)-N,N-디메틸벤질아민, 4-메톡시-N,N-디메틸벤질아민, 4-메틸-N,N-디메틸벤질아민 등), 4급 암모늄염화합물(예를 들면, 트리에틸벤질암모늄염화물 등), 블록이소시아네이트 화합물(예를 들면, 디메틸아민 등), 이미다졸 유도체 2환식 아미진 화합물 및 그 염(예를 들면, 이미다졸, 2-메틸이미다졸, 2-에틸이미다졸, 2-에틸-4-메틸이미다졸, 2-페닐이미다졸, 4-페닐이미다졸, 1-시아노에틸-2-페닐이미다졸, 1-(2-시아노에틸)-2-에틸-4-메틸이미다졸 등), 인화합물(예를 들면, 트리페닐포스핀 등), 구아나민 화합물(예를 들면, 멜라민, 구아나민, 아세토구아나민, 벤조구아나민 등), S-트리아진 유도체(예를 들면, 2,4-디아미노-6-메타크릴로일옥시에틸-S-트리아진, 2-비닐-2,4-디아미노-S-트리아진, 2-비닐-4,6-디아미노-S-트리아진·이소시아눌산 부가물, 2,4-디아미노-6-메타크릴로일옥시에틸-S-트리아진·이소시아눌산 부가물 등) 등을 이용할 수 있다. 이들은 1종을 단독으로 사용하여도 좋고, 2종 이상을 병용하여도 좋다. 경화촉진제의 함유량으로서는, 열경화성 수지 100중량부에 대하여 0.01~15중량부가 바람직하다.
<그 외의 첨가제 성분>
착색 조성물의 한 실시형태는, 필요에 따라서 그 외의 첨가제 성분을 함유하여도 좋다. 예를 들면, 조성물의 시간 경과에 따른 점도를 안정화시키기 위해서 저장 안정제를 함유시킬 수 있다. 또한, 투명 기판과의 밀착성을 높이기 위하여 실란커플링제 등의 밀착향상제를 함유시킬 수도 있다.
저장 안정제로서는, 예를 들면, 벤질트리메틸암모늄클로라이드, 디에틸히드록시아민 등의 4급 암모늄클로라이드, 유산, 에탄이산 등의 유기산 및 그 메틸에테르, t-부틸피로카테콜, 테트라에틸포스핀, 테트라페닐포스핀 등의 유기포스핀, 아인산염 등을 들 수 있다. 저장 안정제는, 착색제 100중량부에 대하여 0.1~10중량부의 양으로 이용할 수가 있다.
밀착 향상제로서는, 비닐트리스(β-메톡시에톡시)실란, 비닐에톡시실란, 비닐트리메톡시실란 등의 비닐실란류, γ-메타크리록시프로필트리메톡시실란 등의 (메타)아크릴실란류, β-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리메톡시실란, β-(3,4-에폭시시클로헥실)메틸트리메톡시실란, β-(3,4-에폭시시클로헥실)에틸트리에톡시실란, β-(3,4-에폭시시클로헥실)메틸트리에톡시실란, γ-글리시독시프로필트리메톡시실란, γ-글리시독시프로필트리에톡시실란 등의 에폭시실란류, N-β(아미노에틸)γ-아미노프로필트리메톡시실란, N-β(아미노에틸)γ-아미노프로필트리에톡시실란, N-β(아미노에틸)γ-아미노프로필메틸디에톡시실란, γ-아미노프로필트리에톡시실란, γ-아미노프로필트리메톡시실란, N-페닐-γ-아미노프로필트리메톡시실란, N-페닐-γ-아미노프로필트리에톡시실란 등의 아미노실란류, γ-메르캅토프로필트리메톡시실란, γ-메르캅토프로필트리에톡시실란 등의 티오실란류 등의 실란커플링제를 들 수 있다. 밀착 향상제는, 착색 조성물 중의 착색제 100중량부에 대하여, 0.01~10중량부, 바람직하게는 0.05~5중량부의 양으로 이용할 수가 있다.
<착색 조성물의 제조 방법>
착색 조성물(이하, 안료 분산체라고도 한다.)의 한 실시형태는, 착색제를 바인더 수지 등의 착색제 담체 및/또는 용제 중에, 바람직하게는 분산조제와 함께, 니더, 2단 롤밀, 3단 롤밀, 볼 밀, 횡형 샌드밀, 종형 샌드밀, 애뉼러형 비드밀 또는 아트리토 등의 각종 분산 수단을 이용하여 미세하게 분산하여 제조할 수 있다. 이때, 2종 이상의 착색제를 포함한 경우는, 2종 이상의 착색제를 동시에, 착색제 담체에 분산해도 좋고, 따로따로 착색제 담체에 분산한 것을 혼합해도 좋다. 또한, 착색제의 용해성이 높은 경우, 구체적으로는 사용하는 용제로의 용해성이 높고, 교반에 의해 용해되어, 이물이 확인되지 않는 상태이면, 상기와 같이 미세하게 분산하여 제조할 필요는 없다.
칼라 필터용 감광성 착색 조성물(레지스트재)로서 이용하는 경우에는, 용제 현상형 혹은 알칼리 현상형 착색 조성물로서 조제할 수가 있다. 용제 현상형 혹은 알칼리 현상형 착색 조성물은, 상기 안료 분산체와 광중합성 단량체 및/또는 광중합 개시제와, 필요에 따라서 용제, 기타 분산조제 및 첨가제 등을 혼합하여 조정할 수 있다. 광중합 개시제는, 착색 조성물을 조제하는 단계에서 더해도 좋고, 조제한 착색 조성물에 나중에 더해도 좋다.
<조대입자(粗大粒子)의 제거>
착색 조성물의 한 실시형태는, 원심분리, 소결 필터나 멤브레인 필터에 의한 여과 등의 수단으로, 5μm 이상의 조대입자, 바람직하게는 1μm 이상의 조대입자, 더욱 바람직하게는 0.5μm 이상의 조대입자 및 혼입한 먼지를 제거하는 것이 바람직하다. 이와 같이 착색 조성물은, 실질적으로 0.5μm 이상의 입자를 포함하지 않는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.3μm 이하인 것이 바람직하다.
<칼라 필터>
다음으로, 칼라 필터에 대하여 설명한다. 칼라 필터는, 착색 조성물의 한 실시형태를 이용하여 형성된 필터 세그먼트를 구비하는 것이다. 칼라 필터로서는, 적색 필터 세그먼트, 녹색 필터 세그먼트 및 청색 필터 세그먼트를 구비하는 것을 들 수 있다. 또한, 칼라 필터는, 자홍색 필터 세그먼트, 청록색 필터 세그먼트, 및 황색 필터 세그먼트를 구비하는 것이어도 좋다.
착색 조성물의 한 실시형태는, 적색, 녹색, 또는 황색 필터 세그먼트의 형성에 이용되는 것이 바람직하고, 그 중에서도 녹색 필터 세그먼트에 이용되는 것이 바람직하다. 칼라 필터는, 적어도 1개의 필터 세그먼트가 본 발명의 한 실시형태인 착색 조성물로부터 형성되는 것이면 좋고, 본 발명의 한 실시형태인 착색 조성물을 이용하지 않는 기타 색의 필터 세그먼트의 형성에 이용하는 착색제는, 종래 공지의 것을 이용할 수가 있다.
적색 필터 세그먼트에 이용되는 착색제로서는, 예를 들면 C.I. 피그먼트 레드 7, 14, 41, 48:1, 48:2, 48:3, 48:4, 57:1, 81, 81:1, 81:2, 81:3, 81:4, 122, 146, 149, 166, 168, 169, 176, 177, 178, 179, 184, 185, 187, 200, 202, 208, 210, 221, 242, 246, 254, 255, 264, 270, 272, 273, 274, 276, 277, 278, 279, 280, 281, 282, 283, 284, 285, 286, 또는 287 등의 적색 안료를 들 수 있다. 또한, 크산텐계, 아조계, 디스아조계, 안트라퀴논계 등의 적색 염료도 사용할 수 있다. 구체적으로는, C.I. 애시드 레드 52, 87, 92, 289, 338 등의 크산텐계 산성염료의 조염화합물 등을 들 수 있다.
또한, 적색 필터 세그먼트에는, 오렌지색 착색제 및/또는 황색 착색제를 병용할 수가 있다. 예를 들면, C.I. 피그먼트 오렌지 38, 43, 71, 혹은 73 등의 오렌지색 안료 및/또는 C.I. 피그먼트 옐로우 1, 2, 3, 4, 5, 6, 10, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 24, 31, 32, 34, 35, 35:1, 36, 36:1, 37, 37:1, 40, 42, 43, 53, 55, 60, 61, 62, 63, 65, 73, 74, 77, 81, 83, 93, 94, 95, 97, 98, 100, 101, 104, 106, 108, 109, 110, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 123, 126, 127, 128, 129, 138, 139, 147, 150, 151, 152, 153, 154, 155, 156, 161, 162, 164, 166, 167, 168, 169, 170, 171, 172, 173, 174, 175, 176, 177, 179, 180, 181, 182, 185, 187, 188, 193, 194, 198, 199, 213, 214, 218, 219, 220, 혹은 221 등의 황색 안료를 들 수 있다. 또한, 키놀린계, 아조계, 디스아조계, 메틴계 등의 오렌지색 염료 및/또는 황색 염료도 사용할 수 있다.
녹색 필터 세그먼트에 이용되는 착색제로서는, 예를 들면 C.I. 피그먼트 그린 7, 36, 37, 58 등의 녹색 안료를 들 수 있다. 또한, 알루미늄프탈로시아닌 안료와 같은 청색 안료도 사용할 수가 있다. 녹색 필터 세그먼트에는, 황색 착색제를 병용할 수가 있고, 구체적으로는 적색 필터 세그먼트의 설명에서 말한 황색 착색제를 들 수 있다.
청색 필터 세그먼트에 이용되는 착색제로서는, 예를 들면 C.I. 피그먼트 블루 1, 1:2, 9, 14, 15, 15:1, 15:2, 15:3, 15:4, 15:6, 16, 22, 60, 64 등의 청색 안료를 들 수 있다. 또한, 보라색 안료를 병용할 수 있다. 병용 가능한 보라색 안료로서는, C.I. 피그먼트 바이올렛 1, 1:1, 2, 2:2, 3, 3:1, 3:3, 5, 5:1, 14, 15, 16, 19, 23, 27, 29, 30, 31, 32, 37, 39, 40, 42, 44, 47, 49, 50 등의 보라색 안료를 들 수가 있다. 또한, 청색이나 보라색을 나타내는 염기성 염료, 산성염료의 조염화합물을 사용할 수도 있다. 염료를 사용하는 경우, 트리아릴메탄계 염료, 또는 크산텐계 염료가 명도의 점에서 바람직하다.
<칼라 필터의 제조 방법>
칼라 필터의 한 실시형태는, 인쇄법 또는 포토리소그래피법에 따라서 제조할 수 있다.
인쇄법에 의한 필터 세그먼트의 형성은, 인쇄 잉크로서 조제한 착색 조성물의 인쇄와 건조를 반복하는 것만으로 패턴화되기 때문에, 칼라 필터의 제조법으로서는, 저비용이고 양산성이 뛰어나다. 게다가, 인쇄 기술의 발전에 의해 높은 척도의 정밀도 및 평활도를 가지는 미세 패턴의 인쇄를 할 수 있다. 인쇄를 하기 위해서는, 인쇄 판상에서, 혹은 블랭킷 상에서 잉크가 건조, 고체화하지 않도록 하는 조성으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 인쇄기 상에서의 잉크의 유동성의 제어도 중요하고, 분산제나 체질안료에 의한 잉크 점도의 조정을 실시할 수도 있다.
포토리소그래피법에 의해 필터 세그먼트를 형성하는 경우는, 상기 용제 현상형 혹은 알칼리 현상형 착색 레지스트재로서 조제한 착색 조성물을 투명 기판상에, 스프레이 코팅법이나 스핀 코팅법, 슬릿 코팅법, 롤 코팅법 등의 도포 방법에 의해, 건조막의 두께가 0.2~5μm가 되도록 도포한다. 필요에 의해 건조된 막에는, 이 막과 접촉 혹은 비접촉 상태로 설치된 소정의 패턴을 가지는 마스크를 통해 자외선 노광을 실시한다. 그 후, 용제 또는 알칼리 현상액에 침지하거나 혹은 스프레이 등으로 현상액을 분무하여 미경화부를 제거하고 원하는 패턴을 형성한 후, 같은 조작을 다른 색에 대하여 반복하여 칼라 필터를 제조할 수 있다. 게다가, 착색 레지스트재의 중합을 촉진하기 위하여, 필요에 따라서 가열할 수도 있다. 포토리소그래피법에 의하면, 상기 인쇄법보다 정밀도가 높은 칼라 필터를 제조할 수 있다.
현상에 즈음해서는, 알칼리 현상액으로서 탄산나트륨, 수산화나트륨 등의 수용액이 사용되고, 디메틸벤질아민, 트리에탄올아민 등의 유기 알칼리를 이용할 수도 있다. 또한, 현상액에는 소포제나 계면활성제를 첨가할 수도 있다.
또한, 자외선 노광 감도를 높이기 위하여, 상기 착색 레지스트를 도포 건조한 후, 수용성 혹은 알칼리 수용성 수지, 예를 들어 폴리비닐알코올이나 수용성 아크릴 수지 등을 도포 건조하고 산소에 의한 중합 저해를 방지하는 막을 형성한 후, 자외선 노광을 실시할 수도 있다.
칼라 필터는, 상기 방법 외에 전착법, 전사법, 잉크젯법 등에 의해 제조할 수가 있다. 전착법은, 기판상에 형성한 투명 도전막을 이용해, 콜로이드 입자의 전기 영동에 의하여 각 색의 필터 세그먼트를 투명 도전막 위에 전착형성함으로써 칼라 필터를 제조하는 방법이다. 또한, 전사법은 박리성 전사 베이스 시트의 표면에, 미리 필터 세그먼트를 형성해 두고, 이 필터 세그먼트를 원하는 기판에 전사시키는 방법이다.
투명기판 혹은 반사기판 상에 각 색의 필터 세그먼트를 형성하기 전에, 미리 블랙 매트릭스를 형성할 수가 있다. 블랙 매트릭스로서는, 크롬이나 크롬/산화크롬의 다층막, 질화티타늄 등의 무기막이나, 차광제를 분산한 수지막이 이용되지만, 이들로 한정되지 않는다. 또한, 상기의 투명기판 혹은 반사기판상에 얇은 막의 트랜지스터(TFT)를 미리 형성해 두고, 그 후에 각 색의 필터 세그먼트를 형성할 수도 있다. 또한 칼라 필터의 한 실시형태상에는, 필요에 따라서 오버코트막이나 투명 도전막 등이 형성된다.
칼라 필터는, 씰제를 이용하여 대향 기판과 함께 접착시키고 씰부에 설치된 주입구로부터 액정을 주입한 후 주입구를 막고, 필요에 따라서 편광막이나 위상차막을 기판의 바깥측에 접착시킴으로써 액정 표시 패널이 제조된다.
이러한 액정 표시 패널은, 트위스티드·네마틱(TN), 슈퍼·트위스티드·네마틱(STN), 인·플레인·스위칭(IPS), 버티컬리·얼라이먼트(VA), 옵티컬리·콤펜세이티드·벤드(OCB) 등의 칼라 필터를 사용하여 색채화를 행하는 액정 표시 모드로 사용할 수 있다.
실시예
이하에서는, 각 실시형태 I~VIII를 실시예에 근거하여 설명하지만, 본 발명은 이것에 의해 한정되는 것은 아니다. 실시예 및 참고예 중, 특별한 말이 없는 한, 「부」란 「질량부」를, 「%」는 「중량%」를 의미한다. 또한, 평균 일차 입자 지름의 측정 및 화합물의 동정는 이하와 같이 행하였다.
<착색제의 평균 일차 입자 지름>
착색제의 평균 일차 입자 지름은, 투과형(TEM) 전자현미경을 사용하여, 전자현미경 사진으로부터 일차 입자의 크기를 직접 계측하는 방법으로 측정하였다. 구체적으로는, 개개의 착색제의 일차 입자의 짧은 축의 지름과 긴 축의 지름을 계측하고, 평균을 그 착색제의 일차 입자 지름으로 하였다. 다음으로, 100개 이상의 착색제 입자에 대하여, 각각의 입자의 체적(중량)을, 구한 입자 지름의 입방체와 가장 가깝게 구하여, 체적 평균 입자지름을 평균 일차 입자 지름으로 하였다.
<화합물의 동정>
화합물의 동정은, 부르카·다르토니쿠스사제 MALDI 질량 분석 장치 autoflexIII(이하, TOF-MS라고 칭한다)를 이용하여 얻은 질량 스펙트럼의 분자 이온 최고치와 계산에 의해 얻은 질량수와의 일치를 가지고 동정하였다.
<<실시형태 I>>
우선, 실시예에 앞서, 착색 조성물에 사용하는 색소유도체(1), 청색착색제 1(B-1)의 제조 방법에 대하여 설명한다.
(색소유도체(1)의 제조)
특허 제4585781호 공보에 기재된 합성 방법에 따라, 색소유도체(1)를 얻었다.
[화학식 25]
(청색 착색제 1(B-1)의 제조)
반응용기 안에서 n-아밀알코올 1250부에, 프탈로디니트릴 225부, 염화알루미늄 무수물 78부를 첨가하고 교반하였다. 여기에, DBU(1,8-Diazabicyclo[5. 4. 0]undec-7-ene) 266부를 더하여 온도를 상승시키고, 136℃에서 5시간 환류시켰다. 교반한 채로 30℃까지 냉각시킨 반응용액을, 메탄올 5000부, 물 10000부의 혼합 용매 중에 교반하여 주입하고 청색의 현탁액을 얻었다. 이 현탁액을 여과하여, 메탄올 2000부, 물 4000부의 혼합 용매에서 세정하고, 건조하여 135부의 클로로알루미늄프탈로시아닌(AlPc-Cl)을 얻었다. 나아가서, 반응용기 안에서 클로로알루미늄프탈로시아닌 100부를 천천히 진한 황산 1200부에, 실온에서 더하였다. 40℃, 3시간 교반하고, 3℃의 냉수 24000부에 황산용액을 주입하였다. 청색의 석출물을 여과, 수세, 건조하고, 히드록시알루미늄프탈로시아닌(AlPc-OH) 102부를 얻었다.
계속해서, 히드록시알루미늄프탈로시아닌(AlPc-OH) 100부, 염화나트륨 1200부 및 디에틸렌글리콜 120부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠사제)에 넣고, 60℃에서 6시간 혼련하였다. 이 혼련물을 3000부의 온수에 투입하고, 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 청색 착색제(B-1) 98부를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 31.2nm였다.
[실시예 1]
(황색 착색제 1(Y-1)의 제조)
특개 2008-81566호 공보에 기재된 합성 방법에 따라, 화합물(1)을 얻었다.
[화학식 26]
안식향산메틸 300부에, 화합물(1) 100부, 2,3-나프탈렌디카르본산 무수물 70부 및 안식향산 143부를 더하고 180℃로 가열하여 4시간 반응시켰다. TOF-MS에 의해, 키노프탈론 화합물(a)의 생성 및 원료인 화합물(1)의 소실을 확인하였다. 나아가서 실온까지 냉각 후, 반응 혼합물을 아세톤 3130부에 투입하고, 실온하에서 1시간 교반하였다. 생성물을 여과한 뒤 구별하고, 메탄올로 세정, 건조하여 120부의 키노프탈론 화합물(a)을 얻었다. TOF-MS에 의한 질량 분석 결과, 키노프탈론 화합물(a)인 것을 동정하였다.
다음으로, 상기 키노프탈론 화합물(a) 100부, 염화나트륨 1200부 및 디에틸렌글리콜 120부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠사제)에 넣고, 60℃에서 6시간 혼련하고, 솔트밀링 처리하였다. 얻어진 혼련물을 3리터의 온수에 투입하고, 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 98부의 황색 착색제 1(Y-1)를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 31.3nm였다.
[실시예 2]
(황색 착색제 2(Y-2)의 제조)
키노프탈론 화합물(a) 70부, C.I. 피그먼트 옐로우 138(BASF사제 「파리오톨 옐로우-K0960-HD」) 30부, 염화나트륨 1200부 및 디에틸렌글리콜 120부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠제)에 넣고, 60℃에서 8시간 혼련하였다. 다음으로, 이 혼련물을 온수에 투입하고, 약 70℃로 가열하면서 1시간 교반하고 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 황색 착색제 2(Y-2) 97부를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 30.4nm였다.
[실시예 3]
(황색 착색제 3(Y-3)의 제조)
키노프탈론 화합물(a) 70부 및 C.I. 피그먼트 옐로우 138(BASF사제 「파리오톨 옐로우-K0960-HD」) 30부를 각각 키노프탈론 화합물(a) 50부 및 C.I. 피그먼트 옐로우 138(BASF사제 「파리오톨 옐로우-K0960-HD」) 50부로 바꾼 것 외에는, 황색 착색제 2(Y-2)의 제조와 같게 실시하고, 황색 착색제 3(Y-3)을 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 29.6nm였다.
[실시예 4]
(황색 착색제 4(Y-4)의 제조)
키노프탈론 화합물(a) 70부 및 C.I. 피그먼트 옐로우 138(BASF사제 「파리오톨 옐로우-K0960-HD」) 30부를 각각 키노프탈론 화합물(a) 20부 및 C.I. 피그먼트 옐로우 138(BASF사제 「파리오톨 옐로우-K0960-HD」) 80부로 바꾼 것 외에는, 황색 착색제 2(Y-2)의 제조와 같게 실시하여 황색 착색제 4(Y-4)를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 31.8nm였다.
[실시예 5]
(황색 착색제 5(Y-5)의 제조)
2,3-나프탈렌디카르본산 무수물 70부를 2,3-나프탈렌디카르본산 무수물 42부와 테트라클로로무수프탈산 60부의 혼합물로 바꾼 것 외에는, 황색 착색제(Y-1)의 제조와 같게 실시하고, 키노프탈론 화합물(a)과 피그먼트 옐로우 138의 혼합물로 이루어지는 황색 착색제 5(Y-5)를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 28.0nm였다. TOF-MS측정 결과, 황색 착색제 5 중의 키노프탈론 화합물(a)과 피그먼트 옐로우 138의 조성비는 5:5였다.
[실시예 6]
(황색 착색제 6(Y-6)의 제조)
안식향산메틸 200부에, 8-아미노퀴날딘 35부, 2,3-나프탈렌디카르본산 무수물 33부 및 테트라클로로무수프탈산 47부, 안식향산 154부를 더하여 180℃로 가열하고, 2시간 교반하였다. 계속해서, 테트라클로로무수프탈산 95부, 안식향산 50부를 더하여 180℃에서 3시간 교반하였다. 나아가서 실온까지 냉각 후, 반응 혼합물을 아세톤 6140부에 투입하고, 실온하에서 1시간 교반하였다. 생성물을 여과한 뒤 구별하고, 메탄올 세정 및 건조를 실시하여 키노프탈론 화합물 125부를 얻었다. TOF-MS측정 결과, 황색 착색제 6은 그 주성분이 키노프탈론 화합물(a)과 피그먼트 옐로우 138 약 5:5의 조성비로 이루어지는 것을 확인하였다. 또한, 키노프탈론 화합물(c)의 질량수에 상당하는 분자 이온 최고치도 매우 적게 관찰된 점으로부터, 키노프탈론 화합물(c)도 미량 함유되어 있음이 시사되었다.
계속해서, 얻어진 키노프탈론 화합물 100부, 염화나트륨 1200부 및 디에틸렌글리콜 120부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠사제)에 넣고, 60℃에서 8시간 혼련하였다. 다음으로, 이 혼련물을 온수에 투입하고, 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 황색 착색제 6(Y-6) 98부를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 29.0nm였다.
[실시예 7]
(황색 착색제 7(Y-7)의 제조)
안식향산메틸 200부에, 8-아미노퀴날딘 40부, 2,3-나프탈렌디카르본산 무수물 150부, 안식향산 154부를 더하여 180℃로 가열하고, 4시간 교반하였다. 나아가서, 실온까지 냉각 후, 반응 혼합물을 아세톤 5440부에 투입하고 실온하에서 1시간 교반하였다. 생성물을 여과한 뒤 구별하고, 메탄올 세정 및 건조를 실시하여 116부의 키노프탈론 화합물(c)을 얻었다. TOF-MS에 의한 질량 분석 결과, 키노프탈론 화합물(c)인 것을 동정하였다.
계속해서, 얻어진 키노프탈론 화합물(c) 100부, 염화나트륨 1200부 및 디에틸렌글리콜 120부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠사제)에 넣고, 60℃에서 8시간 혼련하였다. 다음으로, 이 혼련물을 온수에 투입하고, 약 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 황색 착색제 7(Y-7) 97부를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 34.1nm였다.
[실시예 8]
(황색 착색제 8(Y-8)의 제조)
키노프탈론 화합물(c)을 원료로 하여 특개 2008-81566호 공보에 기재된 합성 방법에 따라, 화합물(1)의 합성과 같은 방법으로 화합물(2)를 얻었다.
[화학식 27]
안식향산메틸 300부에, 화합물(2) 100부, 테트라클로로무수프탈산 108부 및 안식향산 143부를 더하여 180℃로 가열하고, 4시간 반응시켰다. TOF-MS에 의해, 키노프탈론 화합물(b)의 생성 및 원료인 화합물(2)의 소실을 확인하였다. 나아가서 실온까지 냉각 후, 반응 혼합물을 아세톤 3510부에 투입하고, 실온하에서 1시간 교반하였다. 생성물을 여과한 뒤 구별하고, 메탄올 세정 및 건조를 실시하여 120부의 키노프탈론 화합물(b)을 얻었다. TOF-MS에 의한 질량 분석 결과, 키노프탈론 화합물(b)인 것을 동정하였다.
계속해서, 얻어진 키노프탈론 화합물(b) 100부, 염화나트륨 1200부 및 디에틸렌글리콜 120부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠사제)에 넣고, 60℃에서 8시간 혼련하였다. 다음으로, 이 혼련물을 온수에 투입하고 약 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 황색 착색제 8(Y-8) 98부를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 31.1nm였다.
[실시예 9]
(황색 착색제 9(Y-9)의 제조)
키노프탈론 화합물(a) 50부를 키노프탈론 화합물(b) 50부로 바꾼 것 외에는, 황색 착색제 3(Y-3)의 제조와 같게 실시하여 황색 착색제 9(Y-9)를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 30.2nm였다.
[실시예 10]
(황색 착색제 10(Y-10)의 제조)
2,3-나프탈렌디카르본산 무수물 70부를 1,2-나프탈렌디카르본산 무수물 70부로 바꾼 것 외에는, 황색 착색제 1(Y-1)의 제조와 같게 실시하여 키노프탈론 화합물(d)인 황색 착색제 10(Y-10)을 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 31.6nm였다.
[실시예 11]
(황색 착색제 11(Y-11)의 제조)
안식향산메틸 300부에 화합물(2) 100부, 테트라브로모무수프탈산 176부 및 안식향산 143부를 더하여 180℃로 가열하고, 6시간 반응시켰다. TOF-MS에 의하여, 키노프탈론 화합물(h)의 생성 및 원료인 화합물(2)의 소실을 확인하였다. 나아가서 실온까지 냉각 후, 반응 혼합물을 아세톤 7190부에 투입하고, 실온하에서 1시간 교반하였다. 생성물을 여과한 뒤 구별하고, 메탄올 세정 및 건조를 실시하여 138부의 키노프탈론 화합물(h)을 얻었다. TOF-MS에 의한 질량 분석의 결과, 키노프탈론 화합물(h)인 것을 동정하였다.
계속해서, 얻어진 키노프탈론 화합물(h) 100부, 염화나트륨 1200부 및 디에틸렌글리콜 120부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠사제)에 넣고, 60℃에서 8시간 혼련하였다. 다음으로, 이 혼련물을 온수에 투입하고, 약 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 황색 착색제 11(Y-11) 97부를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 28.3nm였다.
[실시예 12]
(황색 착색제 12(Y-12)의 제조)
키노프탈론 화합물(a) 52부를 98% 황산 428부와 25% 발연황산 472부 중에 용해하고, 85℃에서 2시간 교반하여 술폰화 반응을 실시하였다. 그 다음, 이 반응 용액을 빙수 6000부 안에 적하하고, 석출한 키노프탈론 화합물을 여과한 뒤 구별하고, 수세하여 그 페이스트를 얻었다. 얻은 페이스트를 물 8000부에 재분산하고, 실온하에서 1시간 교반하였다. 여과한 뒤 구별하고, 수세 후, 80℃에서 일주야 건조하여 54부의 키노프탈론 화합물(k)을 얻었다. TOF-MS에 의한 질량 분석의 결과, 키노프탈론 화합물(k)인 것을 동정하였다.
계속해서, 얻어진 키노프탈론 화합물(k) 50부 및 C.I. 피그먼트 옐로우 138(BASF사제 「파리오톨 옐로우-K0960-HD」) 50부, 염화나트륨 1200부 및 디에틸렌글리콜 120부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠사제)에 넣고, 60℃에서 8시간 혼련하였다. 다음으로, 이 혼련물을 온수에 투입하고, 약 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 황색 착색제 12(Y-12) 95부를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 36.8nm였다.
[실시예 13]
(황색 착색제 13(Y-13)의 제조)
키노프탈론 화합물(b) 44부를 95% 황산 540부에 용해하고, 여기에 38부의 N-히드록시메틸프탈이미도를 첨가하여 85℃에서 7시간 교반하였다. 냉각 후, 이 반응용액을 빙수 3600부 중에 적하하고, 석출한 키노프탈론 화합물을 여과한 뒤 구별하고, 수세하여 그 페이스트를 얻었다. 얻어진 페이스트를 물 5000부에 재분산하고, 실온하에서 1시간 교반하였다. 여과한 뒤 구별하고, 수세 후, 80℃에서 일주야 건조하여 53부의 키노프탈론 화합물(r)을 얻었다. TOF-MS에 의한 질량 분석의 결과, 키노프탈론 화합물(r)인 것을 동정하였다.
계속해서, 얻어진 키노프탈론 화합물(r) 50부 및 C.I. 피그먼트 옐로우 138(BASF사제 「파리오톨 옐로우-K0960-HD」) 50부, 염화나트륨 1200부 및 디에틸렌글리콜 120부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠사제)에 넣고, 60℃에서 8시간 혼련하였다. 다음으로, 이 혼련물을 온수에 투입하고, 약 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 황색 착색제 13(Y-13) 98부를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 35.4nm였다.
[실시예 14]
(황색 착색제 14(Y-14)의 제조)
C.I. 피그먼트 옐로우 138(BASF사제 「파리오톨 옐로우-K0960-HD」) 50부를 C.I. 피그먼트 옐로우 150(랑크세스사제 「E4GN」) 50부로 바꾼 것 외에는, 황색 착색제 3(Y-3)의 제조와 같게 실시하여 황색 착색제 14(Y-14)를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 36.5nm였다.
[참고예 1]
(황색 착색제 15(Y-15)의 제조)
C.I. 피그먼트 옐로우 138(BASF사제 「파리오톨 옐로우-K0960-HD」) 100부, 염화나트륨 1200부 및 디에틸렌글리콜 120부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠사제)에 넣고, 60℃에서 8시간 혼련하였다. 다음으로, 이 혼련물을 온수에 투입하고, 약 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 황색 착색제 15(Y-15) 98부를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 35.8nm였다.
[참고예 2]
(황색 착색제 16(Y-16)의 제조)
C.I. 피그먼트 옐로우 138(BASF사제 「파리오톨 옐로우-K0960-HD」) 100부를 C.I. 피그먼트 옐로우 150(랑크세스사제 「E4GN」) 100부로 바꾼 것 외에는, 황색 착색제 15(Y-15)의 제조와 같게 실시하여 황색 착색제 16(Y-16)을 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 36.5nm였다.
[참고예 3]
(황색 착색제 17(Y-17)의 제조)
C.I. 피그먼트 옐로우 138(BASF사제 「파리오톨 옐로우-K0960-HD」) 100부를 C.I. 피그먼트 옐로우 138(BASF사제 「파리오톨 옐로우-K0960-HD」) 50부와 C.I. 피그먼트 옐로우 150(랑크세스사제 「E4GN」) 50부의 혼합물로 바꾼 것 외에는, 황색 착색제 15(Y-15)의 제조와 같게 실시하여 황색 착색제 17(Y-17)을 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 37.2nm였다.
제조한 황색 착색제 1~17(Y-1~17)의 내용을 표 1에 나타낸다. 표 1에 기재되어 있는 「PY138」 및 「PY150」는, 각각 C.I. 피그먼트 옐로우 138 및 C.I. 피그먼트 옐로우 150을 의미한다.
<바인더 수지 용액의 제조 방법>
(아크릴 수지 용액 1의 조제)
세퍼러블 4구 플라스크에 온도계, 냉각관, 질소 가스 도입관, 적하관 및 교반장치를 설치한 반응용기에 시클로헥사논 196부를 넣고, 80℃로 온도를 상승시키고, 반응용기 내를 질소 치환한 후, 적하관으로부터 n-부틸메타크릴레이트 37.2부, 2-히드록시에틸메타크릴레이트 12.9부, 메타크릴산 12.0부, 파라쿠밀페놀에틸렌옥사이드 변성 아크릴레이트(토아고세이 가부시키가이샤제 「아로닉스 M110」) 20.7부, 2,2'-아조비스이소부틸로니트릴 1.1부의 혼합물을 2시간에 걸쳐 적하하였다. 적하 종료 후, 3시간 더 반응을 계속하여 아크릴 수지의 용액을 얻었다. 실온까지 냉각한 후, 수지용액 약 2부를 샘플링하여 180℃, 20분 가열 건조하여 불휘발분을 측정하고, 먼저 합성한 수지 용액에 불휘발분이 20질량%가 되도록 메톡시프로필아세테이트를 첨가하여 아크릴 수지 용액 1을 조제하였다. 중량평균 분자량(Mw)은 26000이었다.
(아크릴 수지 용액 2의 조제)
세퍼러블 4구 플라스크에 온도계, 냉각관, 질소 가스 도입관, 적하관 및 교반장치를 설치한 반응용기에 시클로헥사논 207부를 넣고, 80℃로 온도를 상승시키고, 반응용기내를 질소 치환한 후, 적하관으로부터 메타크릴산 20부, 파라쿠밀페놀에틸렌옥사이드 변성 아크릴레이트(토아고세이샤제 아로닉스 M110) 20부, 메타크릴산메틸 45부, 2-히드록시에틸메타크릴레이트 8.5부 및 2,2'-아조비스이소부틸로니트릴 1.33부의 혼합물을 2시간에 걸쳐 적하하였다. 적하 종료 후, 3시간 더 반응을 계속하여 공중합체 수지 용액을 얻었다. 다음으로, 얻어진 공중합체 용액 전량에 대해서, 질소 가스를 정지하고 건조공기를 1시간 주입하면서 교반한 후에, 실온까지 냉각한 후, 2-메타크릴로일옥시에틸이소시아네이트(쇼와덴코사제 카렌츠 MOI) 6.5부, 라우린산디부틸주석 0.08부, 시클로헥사논 26부의 혼합물을 70℃에서 3시간에 걸쳐 적하하였다. 적하 종료 후, 1시간 더 반응을 계속하여 아크릴 수지의 용액을 얻었다. 실온까지 냉각한 후, 수지 용액 약 2부를 샘플링하여 180℃, 20분 가열 건조하여 불휘발분을 측정하고, 먼저 합성한 수지용액에 불휘발분이 20질량%가 되도록 시클로헥사논을 첨가하여 아크릴수지 용액 2를 조제하였다. 중량평균 분자량(Mw)은 18000이었다.
(바인더 수지의 중량평균 분자량)
아크릴 수지의 중량평균 분자량은, GPC(겔 삼투 크로마토그래피)로 측정한 폴리스틸렌 환산의 중량평균 분자량이다.
<황색 착색 조성물의 제작>
[실시예 15]
(황색 착색 조성물 1(YP-1)의 제작)
하기의 성분으로 구성되는 혼합물을 균일하게 되도록 교반 혼합한 후, 직경 0.5mm의 산화 지르코늄 비즈를 이용하여 아이거-밀(아이거-재팬사제 「미니 모델 M-250 MKII」)로 5시간 분산한 후, 5μm의 필터로 여과하여 황색 착색 조성물 1(YP-1)을 제작하였다.
황색 착색제 1(Y-1) 9.5부
색소유도체(1) 0.5부
수지형 분산제(아지노모토 파인 테크노사제 「PB821」) 1.0부
아크릴 수지 용액 1 45.0부
프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 44.0부
[실시예 16~28, 참고예 4~6]
(황색 착색 조성물 2~14, 20~22(YP-2~14, 20~22)의 제작)
황색 착색제 1(Y-1)을 표 2에 기재된 황색 착색제로 변경한 것 외에는, 황색 착색 조성물 1(YP-1)과 같게 하여 황색 착색 조성물 2~14, 20~22(YP-2~14, 20~22)를 제작하였다.
[실시예 29]
(황색 착색 조성물 15(YP-15)의 제작)
하기의 성분으로 이루어지는 혼합물을 균일하게 되도록 교반 혼합한 후, 직경 0.5mm의 산화 지르코늄 비즈를 이용하여, 아이거-밀(아이거-재팬사제 「미니 모델 M-250 MKII」)로 5시간 분산한 후, 5μm의 필터로 여과하여 황색 착색 조성물 15(YP-15)를 제작하였다.
황색 착색제 1(Y-1) 10.0부
수지형 분산제(아지노모토 파인 테크노사제 「PB821」) 2.0부
아크릴 수지 용액 1 40.0부
프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 40.0부
[실시예 30~33, 참고예 7~9]
(황색 착색 조성물 16~19, 23~25(YP-16~19, 23~25)의 제작)
황색 착색제 1(Y-1)을 표 2에 기재된 황색 착색제로 변경한 것 외에는, 황색 착색 조성물 15(YP-15)와 같게 하여 황색 착색 조성물 16~19, 23~25(YP-16~19, 23~25)를 제작하였다.
<황색 착색 조성물의 평가>
황색 착색 조성물의 평가는, 황색 착색 조성물을 이용하여 도막을 제작하고, 그 명도, 막의 두께 및 명암비를 측정함으로써 평가하였다. 이하에 평가방법을 나타낸다.
(명도 평가)
황색 착색 조성물을 100mm×100mm, 1.1mm두께의 유리 기판상에 스핀 코터(spin coater)를 이용하여 도포하고, 230℃에서 20분 가열함으로써 도막을 얻었다. 이때, 도막의 두께는 230℃에서의 열처리 후에, C광원에 있어서 x=0.440이 되도록 도포 조건(스핀 코터의 회전수, 시간)을 적시 변경하여 도포하였다. 얻어진 도막을 현미분광광도계(올림퍼스 코가쿠사 「OSP-SP100」)를 이용하여 명도(Y)를 측정하고, 하기 기준에 따라 판정하였다.
○:89.0 이상
△:87.5 이상~89.0 미만
×:87.5 미만
(착색력 평가)
명도 평가를 했던 것과 동일한 도막을 이용하여, x(C)=0.440의 색도를 나타냈을 때의 막의 두께를 측정하고, 하기 기준에 따라 판정하였다. x(C)=0.440의 색도를 부여하는 막의 두께가 얇을수록 착색력이 크다는 것을 나타내며, 우수하다고 할 수 있다.
○:2.0 미만[μm]
△:2.0 이상~3.0 미만[μm]
×:3.0 이상[μm]
(명암비 평가)
액정 디스플레이용 백 라이트 유닛에서 나온 빛은, 편광판을 통과하여 편광되고, 유리 기판상에 도포된 착색 조성물의 도막을 통과하여, 다른 한쪽의 편광판에 도달한다. 이때, 편광판과 편광판의 편광면이 병행이면 빛은 편광판을 투과하지만, 편광면이 직교하고 있는 경우에는 빛은 편광판에 의해 차단된다. 그러나, 편광판에 의해 편광된 빛이 착색 조성물의 도막을 통과할 때에 착색제 입자에 의해 산란 등이 일어나고, 편광면의 일부에 어긋남이 생기면, 편광판이 병행일 때에는 투과하는 빛의 양이 줄고, 편광판이 직교일 때에는 일부 빛이 투과한다. 이 투과광을 편광판상의 휘도로서 측정하고, 편광판이 병행일 때의 휘도와 직교할 때의 휘도의 비를 명암비로서 산출하였다.
(명암비)=(병행일 때의 휘도)/(직교일 때의 휘도)
따라서, 도막 중의 착색제에 의해 산란이 일어나면, 병행일 때의 휘도가 저하함과 동시에, 직교일 때의 휘도가 증가하기 때문에, 명암비가 낮아진다.
또한, 휘도계로서는 색채 휘도계(탑콘사제 「BM-5A」), 편광판으로서는 편광판(니혼덴코사제 「NPF-G1220DUN」)을 이용하였다. 측정할 때에는, 측정 부분에 1cm각의 구멍을 낸 흑색 마스크를 통하여 측정하였다. 명도 평가를 했을 때와 동일한 도막을 이용하여 하기 기준에 따라 판정하였다.
○:3000 이상
△:2000 이상~3000 미만
×:2000 미만
실시예 및 참고예에서 작성한 황색 착색 조성물에 대하여, 황색 착색 조성물 중에 사용한 황색 착색제의 종류와 함께, 평가 결과를 표 2에 나타낸다.
표 2에 의하여, 일반식(1)에 나타나는 키노프탈론 화합물을 착색제로서 사용한 실시예 15~33의 황색 착색 조성물은, 명도, 명암비가 뛰어나고, 높은 착색력을 나타내는 것이 분명해졌다. 한편, 종래 이용되어 온 황색 착색제를 사용한 참고예 4~9의 황색 착색 조성물은, 명도, 명암비, 착색력 중 어느 하나가 뒤떨어지는 결과가 되고, 명도, 명암비 및 착색력 모두를 동시에, 만족하는 결과를 얻을 수 없는 것이 분명해졌다.
실시예 16~18의 황색 착색 조성물을 비교하면, 키노프탈론 화합물(a)와 C.I. 피그먼트 옐로우 138의 비율을 바꿈으로써, 명도, 명암비 및 착색력에 차이가 확인되었다. 키노프탈론 화합물(a)의 비율이 클수록, 명도 및 착색력이 높아지는 경향이 확인되었지만, 명암비에 대해서는 실시예 17의 황색 착색 조성물(키노프탈론 화합물(a)/C.I. 피그먼트 옐로우 138=5/5)이 가장 양호한 결과를 나타내었다.
실시예 17, 19, 20의 황색 착색 조성물을 비교하면, 키노프탈론 화합물(a)와 C.I. 피그먼트 옐로우 138을 따로따로 합성한 후에, 솔트밀링 처리시에 혼합하여 얻은 착색제와, 공합성법에 의해 얻은 착색제를 이용한 황색 착색 조성물에서는, 거의 동등한 결과를 얻을 수 있음이 분명해졌다.
실시예 15와 실시예 29, 실시예 16과 실시예 30, 실시예 17과 실시예 31, 실시예 18과 실시예 32, 실시예 23과 실시예 33을 각각 비교하면, 황색 착색 조성물에 색소유도체(1)이 함유되어 있으면, 명도, 명암비가 모두 양호하게 됨이 분명해졌다.
<녹색 및 청색 착색 조성물의 제작>
(녹색 착색 조성물 1(GP-1)의 제작)
하기의 성분으로 이루어지는 혼합물을 균일하게 되도록 교반 혼합한 후, 직경 0.5mm의 산화 지르코늄 비즈를 이용하여, 아이거-밀(아이거-재팬사제 「미니 모델 M-250 MKII」)로 5시간 분산한 후, 5μm의 필터로 여과하여 녹색 착색 조성물 1(GP-1)을 제작하였다.
녹색 착색제 1(C.I. 피그먼트 그린 58) 10.0부
수지형 분산제(치바·재팬사제 「EFKA4300」) 1.0부
아크릴 수지 용액 1 45.0부
프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 44.0부
(청색 착색 조성물 1(BP-1)의 제작)
하기의 혼합물을 균일하게 되도록 교반 혼합한 후, 직경 0.5mm의 산화 지르코늄 비즈를 이용하여, 아이거-밀(아이거-재팬사제 「미니 모델 M-250 MKII」)로 5시간 분산한 후, 5μm의 필터로 여과하여 청색 착색 조성물 1(BP-1)을 제작하였다.
청색 착색제 1(B-1) 10.0부
수지형 분산제(치바·재팬사제 「EFKA4300」) 1.0부
아크릴 수지 용액 1 45.0부
프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 44.0부
<감광성 착색 조성물의 제작>
[실시예 34]
(감광성 착색 조성물 1(GR-1)의 제작)
하기 조성의 혼합물을 균일하게 되도록 교반 혼합한 후, 1μm의 필터로 여과하여 감광성 착색 조성물 1(GR-1)을 제작하였다.
황색 착색 조성물 1(YP-1) 18.4부
녹색 착색 조성물 1(GP-1) 26.6부
아크릴 수지 용액 2 4.5부
광중합성 단량체(토아고세이샤제 「아로닉스 M402」) 3.6부
광중합 개시제(치바·재팬사제 「이르가큐아 907」) 1.3부
증감제(호도가야 카가쿠 고교사제 「EAB-F」) 0.2부
에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 45.4부
[실시예 35~43, 참고예 10~15]
(감광성 착색 조성물 2~16(GR-2~16)의 제작)
표 3에 나타낸 황색 착색 조성물과, 녹색 착색 조성물 또는 청색 착색 조성물을 사용함과 함께, 도막 평가 시에 C광원에서 x=0.290, y=0.600의 색도에 맞도록 황색 착색 조성물과 녹색 착색 조성물 또는 청색 착색 조성물의 비율을 변경(착색 조성물의 전량이 45부가 되도록 비율을 변경)하는 것 외에는, 감광성 착색 조성물 1(GR-1)과 같게 감광성 착색 조성물 2~16(GR-2~16)을 제작하였다.
<감광성 착색 조성물의 도막 평가>
얻어진 감광성 착색 조성물 1~16(GR-1~16)을 이용하여 제작한 도막의 명도, 막의 두께 및 명암비의 평가를 하기의 방법으로 실시하였다.
(명도 평가)
감광성 착색 조성물을 100mm×100mm, 1.1mm 두께의 유리 기판상에 스핀 코터로 도포하고, 그 다음에 70℃에서 20분 건조하여, 초고압 수은 램프를 이용하여 300mJ/cm2로 자외선 노광을 실시하고, 23℃의 알칼리 현상액으로 현상을 실시하였다. 알칼리 현상액으로서는, 탄산나트륨 1.5중량%, 탄산수소나트륨 0.5중량%, 음이온계 계면활성제(카오사제 「페리렉스 NBL」) 8.0중량% 및 물 90중량%로 이루어지는 것을 이용하였다. 또한, 230℃에서 30분 가열함으로써 도막을 얻었다. 현미분광광도계(올림퍼스광학사제 「OSP-SP100」)를 이용하여 얻어진 도막의 명도(Y)를 측정하고, 하기의 기준에 따라 판정하였다. 또한, 제작한 도막은 230℃에서의 열처리 후에, 표 3에 나타낸 색도(C광원)가 되도록 하였다.
○:59.5 이상
△:58.0 이상~59.5 미만
×:58.0 미만
(착색력 평가)
명도 평가를 했던 것과 같은 도막을 이용하여, x(C)=0.290, y(C)=0.600의 색도를 나타냈을 때의 막의 두께를 측정하고, 하기 기준에 따라 판정하였다. x(C)=0.290, y(C)=0.600의 색도를 부여하는 막의 두께가 얇을수록 착색력이 크다는 것을 나타내며, 우수하다고 할 수 있다.
○:2.5 미만[μm]
△:2.5 이상~3.0 미만[μm]
×:3.0 이상[μm]
(명암비 평가)
도막 명암비의 측정법에 대해서는, 실시예 15~33 및 참고예 4~9의 황색 착색 조성물의 명암비측정과 같은 방법으로 측정하였다. 명도 평가를 했던 것과 동일한 도막을 이용하여 명암비를 산출하고, 하기 기준에 따라 판정하였다.
○:3500 이상
△:3000 이상~3500 미만
×:3000 미만
실시예 및 참고예에서 작성한 감광성 착색 조성물의 평가결과를 표 3에 나타낸다.
표 3의 결과로부터, 칼라 필터 형성에 있어서, 일반식(1)에 나타나는 키노프탈론 화합물을 함유하는 감광성 착색 조성물을 사용한 실시예는, 참고예보다도 명도, 명암비 및 착색력 모두를 동시에, 만족하는 결과를 얻을 수 있음이 분명해졌고, 특히 명도가 뛰어난 것을 알았다.
<칼라 필터의 제작>
칼라 필터의 제작에 사용하는 적색 감광성 착색 조성물 1과 청색 감광성 착색 조성물 1의 제작을 실시하였다. 또한, 녹색에 대해서는 감광성 착색 조성물 6(GR-6)을 사용하였다.
(적색 착색 조성물 1(RP-1)의 제작)
하기에 나타내는 배합 조성의 혼합물을 균일하게 교반 혼합하고, 직경 0.1mm의 산화 지르코늄 비즈를 이용하여 피코 밀(pico mill)로 8시간 분산한 후, 5μm의 필터로 여과하여 적색 착색 조성물 1(RP-1)을 제작하였다.
적색 착색제 1(C.I. 피그먼트 레드 254) 8.5부
적색 착색제 2(C.I. 피그먼트 레드 177) 3.5부
수지형 분산제(치바·재팬사제 「EFKA4300」) 1.0부
아크릴 수지 용액 1 35.0부
프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 52.0부
(적색 감광성 착색 조성물 1(RR-1)의 조제)
하기 조성의 혼합물을 균일하게 되도록 교반 혼합한 후, 1μm의 필터로 여과하여 적색 감광성 착색 조성물 1(RR-1)을 제작하였다.
적색 착색 조성물 1(RP-1) 42.0부
아크릴 수지 용액 2 13.2부
광중합성 단량체(토아고세이샤제 「아로닉스 M400」) 2.8부
광중합 개시제(치바·재팬사제 「이르가큐아 907」) 2.0부
증감제(호도가야 카가쿠 고교사제 「EAB-F」) 0.4부
에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 39.6부
(청색 착색 조성물 2(BP-2)의 조제)
하기에 나타내는 배합 조성의 혼합물을 균일하게 교반 혼합하고, 직경 0.1mm의 산화 지르코늄 비즈를 이용하여 피코 밀로 8시간 분산한 후, 5μm의 필터로 여과하여 청색 착색 조성물 2(BP-2)를 제작하였다.
청색 착색제 2(C.I. 피그먼트 블루 15:6) 7.2부
보라색 착색제 1(C.I. 피그먼트 바이올렛 23) 4.8부
수지형 분산제(치바·재팬사제 「EFKA4300」) 1.0부
아크릴 수지 용액 1 35.0부
프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 52.0부
(청색 감광성 착색 조성물 1(BR-1)의 조제)
하기 조성의 혼합물을 균일하게 되도록 교반 혼합한 후, 1μm의 필터로 여과하여 청색 감광성 착색 조성물 1(BR-1)을 제작하였다.
청색 착색 조성물 2(BP-2) 34.0부
아크릴 수지 용액 2 15.2부
광중합성 단량체(토아고세이샤제 「아로닉스 M400」) 3.3부
광중합 개시제(치바·재팬사제 「이르가큐아 907」) 2.0부
증감제(호도가야 카가쿠 고교사제 「EAB-F」) 0.4부
에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 45.1부
유리 기판상에 블랙 매트릭스를 패턴 가공하고, 상기 기판상에 스핀 코터로 적색 감광성 착색 조성물 1(RR-1)을 x=0.640, y=0.330이 되는 것 같은 막의 두께에 도포하여 착색 피막을 형성하였다. 상기 피막에 포토마스크를 통과시키고, 초고압 수은 램프를 이용해 300mJ/cm2의 자외선을 조사(照射)하였다. 이어서 0.2중량%의 탄산나트륨 수용액으로 이루어지는 알칼리 현상액으로 스프레이 현상을 하여 미노광부분을 제거한 후, 이온 교환수로 세정하고, 이 기판을 230℃에서 20분 가열하여, 적색 필터 세그먼트를 형성하였다. 같은 방법에 의하여, 녹색의 감광성 착색 조성물 6(GR-6)을 x=0.290, y=0.600이 되는 것 같은 막의 두께에, 청색 감광성 착색 조성물 1(BR―1)을 이용하여 x=0.150, y=0.060이 되는 것 같은 막의 두께에 각각 도포하고, 녹색 필터 세그먼트, 청색 필터 세그먼트를 형성하여 칼라 필터를 얻었다.
감광성 착색 조성물 6(GR-6)을 이용함으로써, 고명도인 동시에, 고대비이고, 착색력도 뛰어난 칼라 필터를 제작하는 것이 가능하였다.
<<실시형태 II>>
「PGMAC」란 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트를 의미한다.
(수지의 중량평균 분자량(Mw))
수지의 중량평균 분자량(Mw)은, 장치로서 HLC-8220 GPC(토소 가부시키가이샤제)를 이용하고, 컬럼으로서 TSK-GEL SUPER HZM-N를 2연속으로 연결하여 사용하고, 용매로서 THF를 이용하여 측정한 폴리스틸렌 환산 분자량이다.
우선, 실시예 및 참고예에서 이용한 바인더 수지 용액, 색소유도체, 착색제, 황색 착색 조성물 및 청색 착색 조성물의 제조 방법에 대해서 설명한다.
<바인더 수지 용액의 제조 방법>
(아크릴 수지 용액 1의 조제)
세퍼러블 4구 플라스크에 온도계, 냉각관, 질소가스 도입관, 적하관 및 교반장치를 설치한 반응용기에 시클로헥사논 196부를 넣고, 80℃로 온도를 상승시키고, 반응용기 내를 질소 치환한 후, 적하관으로부터 n-부틸메타크릴레이트 37.2부, 2-히드록시에틸메타크릴레이트 12.9부, 메타크릴산 12.0부, 파라쿠밀페놀에틸렌옥사이드 변성 아크릴레이트(토아고세이 가부시키가이샤제 「아로닉스 M110」) 20.7부, 2,2'-아조비스이소부틸로니트릴 1.1부의 혼합물을 2시간에 걸쳐 적하하였다. 적하 종료 후, 3시간 더 반응을 계속하여 아크릴 수지 용액을 얻었다. 실온까지 냉각한 후, 수지 용액 약 2부를 샘플링하고, 180℃, 20분 가열 건조하여 불휘발분을 측정하고, 먼저 합성한 수지 용액에 불휘발분이 20질량%가 되도록 메톡시프로필아세테이트를 첨가하여 아크릴 수지 용액 1을 조제하였다. 중량평균 분자량(Mw)은 26000이었다.
(아크릴 수지 용액 2의 조제)
세퍼러블 4구 플라스크에 온도계, 냉각관, 질소가스 도입관, 적하관 및 교반장치를 설치한 반응용기에 시클로헥사논 207부를 넣고, 80℃로 온도를 상승시키고, 반응용기 내를 질소 치환한 후, 적하관으로부터 메타크릴산 20부, 파라쿠밀페놀에틸렌옥사이드 변성 아크릴레이트(토아고세이샤제 아로닉스 M110) 20부, 메타크릴산메틸 45부, 2-히드록시에틸메타크릴레이트 8.5부 및 2,2'-아조비스이소부틸로니트릴 1.33부의 혼합물을 2시간에 걸쳐 적하하였다. 적하 종료 후, 3시간 더 반응을 계속하여 공중합체 수지 용액을 얻었다. 다음으로, 얻어진 공중합체 용액 전량에 대하여 질소가스를 정지하고 건조공기를 1시간 주입하면서 교반한 후에, 실온까지 냉각한 후, 2-메타크릴로일옥시에틸이소시아네이트(쇼와덴코사제 카렌츠 MOI) 6.5부, 라우린산디부틸주석 0.08부, 시클로헥사논 26부의 혼합물을 70℃에서 3시간에 걸쳐 적하하였다. 적하 종료 후, 1시간 더 반응을 계속하여 아크릴 수지의 용액을 얻었다. 실온까지 냉각한 후, 수지용액 약 2부를 샘플링하여 180℃, 20분 가열 건조하여 불휘발분을 측정하고, 먼저 합성한 수지용액에 불휘발분이 20질량%가 되도록 시클로헥사논을 첨가하여 아크릴 수지용액 2를 조제하였다. 중량평균 분자량(Mw)은 18000이었다.
<색소유도체(1)의 제조>
특허 제4585781호 공보에 기재된 합성 방법에 따라서, 색소유도체(1)을 얻었다.
[화학식 28]
<착색제의 제조 방법>
(황색 착색제 1(PY-1)의 제조)
특개 2008-81566호 공보에 기재된 합성 방법에 따라, 화합물(1)을 얻었다.
[화학식 29]
안식향산메틸 300부에, 화합물(1) 100부, 2,3-나프탈렌디카르본산 무수물 70부 및 안식향산 143부를 더하고, 180℃로 가열하여 4시간 반응시켰다. TOF-MS에 의하여, 하기의 식(50)에 나타나는 키노프탈론 화합물(a)의 생성 및 원료인 화합물(1)의 소실을 확인하였다. 나아가서 실온까지 냉각 후, 반응 혼합물을 아세톤 3130부에 투입하여 실온하에서 1시간 교반하였다. 생성물을 여과한 뒤 구별하고, 메탄올로 세정, 건조하여 120부의 키노프탈론 화합물(a)를 얻었다. TOF-MS에 의한 질량 분석의 결과, 키노프탈론 화합물(a)인 것을 동정하였다.
[화학식 30]
다음으로, 상기 키노프탈론 화합물(a) 100부, 염화나트륨 1200부 및 디에틸렌글리콜 120부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠사제)에 넣고, 60℃에서 6시간 혼련하여, 솔트밀링 처리하였다. 얻어진 혼련물을 3리터의 온수에 투입하고, 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 98부의 황색 착색제 1(PY-1)을 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 31.3nm였다.
(황색 착색제 2(PY-2)의 제조)
황색 착색제 1(PY-1)의 제조로 얻은 키노프탈론 화합물(a) 20부, C.I. 피그먼트 옐로우 138(BASF사제 「파리오톨 옐로우-K0960-HD」) 80부, 염화나트륨 1200부 및 디에틸렌글리콜 120부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠사제)에 넣고 60℃에서 6시간 혼련하여, 솔트밀링 처리하였다. 얻어진 혼련물을 3리터의 온수에 투입하고, 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 98부의 황색 착색제 2(PY-2)를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 31.3nm였다.
(황색 착색제 3(PY-3)의 제조)
키노프탈론 화합물(c)을 원료로 하여, 특개 2008-81566호 공보에 기재된 합성 방법에 따라, 화합물(1)의 합성과 같은 방법으로 화합물(2)를 얻었다.
[화학식 31]
안식향산메틸 300부에, 화합물(2) 100부, 테트라클로로무수프탈산 108부 및 안식향산 143부를 더하여 180℃로 가열하고, 4시간 반응시켰다. TOF-MS에 의해, 키노프탈론 화합물(b)의 생성 및 원료인 화합물(2)의 소실을 확인하였다. 나아가서 실온까지 냉각 후, 반응 혼합물을 아세톤 3510부에 투입하고, 실온하에서 1시간 교반하였다. 생성물을 여과한 뒤 구별하고, 메탄올 세정 및 건조를 실시하여 하기의 식(51)에 나타나는 120부의 키노프탈론 화합물(b)을 얻었다. TOF-MS에 의한 질량 분석의 결과, 키노프탈론 화합물(b)인 것을 동정하였다.
[화학식 32]
계속해서, 얻어진 키노프탈론 화합물(b) 40부, C.I. 피그먼트 옐로우 138(BASF사제 「파리오톨 옐로우-K0960-HD」) 60부, 염화나트륨 1200부 및 디에틸렌글리콜 120부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠사제)에 넣고, 60℃에서 8시간 혼련하였다. 이어서, 이 혼련물을 온수에 투입하고, 약 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 황색 착색제 3(PY-3) 97부를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 36.8nm였다.
(황색 착색제 4(PY-4)의 제조)
안식향산메틸 200부에, 8-아미노퀴날딘 40부, 2,3-나프탈렌디카르본산 무수물 150부, 안식향산 154부를 더하여 180℃로 가열하고, 4시간 교반하였다. 나아가서, 실온까지 냉각 후, 반응 혼합물을 아세톤 5440부에 투입하고, 실온하에서 1시간 교반하였다. 생성물을 여과한 뒤 구별하고, 메탄올 세정 및 건조를 실시하여, 하기의 식(52)에 나타나는 116부의 키노프탈론 화합물(c)을 얻었다. TOF-MS에 의한 질량 분석의 결과, 키노프탈론 화합물(c)인 것을 동정하였다.
[화학식 33]
계속해서, 얻어진 키노프탈론 화합물(c) 20부, C.I. 피그먼트 옐로우 138(BASF사제 「파리오톨 옐로우-K0960-HD」) 80부, 염화나트륨 1200부 및 디에틸렌글리콜 120부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠사제)에 넣고, 60℃에서 8시간 혼련하였다. 이어서, 이 혼련물을 온수에 투입하고, 약 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 황색 착색제 4(PY-4) 97부를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 34.1nm였다.
(황색 착색제(PY-5)의 제조)
C.I. 피그먼트 옐로우 138(BASF사제 상품명 파리오톨 옐로우-K0961HD)을 100부, 염화나트륨 1200부 및 디에틸렌글리콜 120부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠제)에 넣고, 70℃에서 6시간 혼련하였다. 이 혼련물을 3000부의 온수에 투입하고, 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 황색 착색제(PY-5) 98부를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 35.5nm였다.
(청색 착색제(PB-1)의 제조)
반응용기 안에서 n-아밀알코올 1250부에, 프탈로디니트릴 225부, 염화알루미늄 무수물 78부를 첨가하고 교반하였다. 여기에, DBU(1,8-Diazabicyclo[5. 4. 0]undec-7-ene) 266부를 더하여 온도를 상승시키고, 136℃에서 5시간 환류시켰다. 교반한 채로 30℃까지 냉각한 반응용액을, 메탄올 5000부, 물 10000부의 혼합 용매 중에 교반하에 주입하고, 청색의 현탁액을 얻었다. 이 현탁액을 여과하여, 메탄올 2000부, 물 4000부의 혼합 용매로 세정하고 건조하여, 135부의 클로로알루미늄프탈로시아닌을 얻었다. 또한, 반응용기 안에서 클로로알루미늄프탈로시아닌 100부를 천천히 진한 황산 1200부에, 실온에서 더하였다. 40℃, 3시간 교반하여, 3℃의 냉수 24000부에 황산용액을 주입하였다. 청색의 석출물을 여과, 수세, 건조하여 하기의 식(53)에 나타나는 알루미늄프탈로시아닌 안료를 102부 얻었다.
[화학식 34]
계속해서, 식(53)에 나타나는 알루미늄프탈로시아닌 안료 100부, 염화나트륨 1200부와 디에틸렌글리콜 120부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠제)에 넣고, 70℃에서 6시간 혼련하였다. 이 혼련물을 3000부의 온수에 투입하고, 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 청색 착색제(PB-1)를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 30.4nm였다.
(청색 착색제(PB-2)의 제조)
반응용기 안에서 메탄올 1000부에, 식(53)에 나타나는 알루미늄프탈로시아닌 안료 100부와 인산디페닐 49.5부를 더하여 40℃로 가열하고, 8시간 반응시켰다. 이것을 실온까지 냉각 후, 생성물을 여과하여, 메탄올로 세정한 후, 건조시켜서 하기의 식(54)에 나타나는 알루미늄프탈로시아닌 안료 114부를 얻었다.
[화학식 35]
얻어진 식(54)에 나타나는 알루미늄프탈로시아닌 안료를, 청색 착색제(PB-1)와 같은 솔트밀링 처리법으로 청색 착색제(PB-2)를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 31.2nm였다.
(청색 착색제(PB-3)의 제조)
반응용기 안에서 메탄올 1000부에, 식(53)에 나타나는 알루미늄프탈로시아닌 안료 100부와 디페닐포스핀산 43.2부를 더하여 40℃로 가열하고, 8시간 반응시켰다. 이것을 실온까지 냉각 후, 생성물을 여과하고, 메탄올로 세정 후 건조시켜서 하기의 식(55)에 나타나는 알루미늄프탈로시아닌 안료 112부를 얻었다.
얻어진 식(55)에 나타나는 알루미늄프탈로시아닌 안료를 청색 착색제(PB-1)와 같은 솔트밀링 처리법으로 청색 착색제(PB-3)를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 29.5nm였다.
[화학식 36]
(청색 착색제(PB-4)의 제조)
특개 2010-79247호 공보에 기재된 합성 방법에 따라, 하기의 식(56)에 나타나는 알루미늄프탈로시아닌 안료를 얻었다.
[화학식 37]
얻어진 식(56)에 나타나는 알루미늄프탈로시아닌 안료를 청색 착색제(PB-1)과 같은 솔트밀링 처리법으로 청색 착색제(PB-4)를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 33.0nm였다.
(청색 착색제(PB-5)의 제조)
식(53)에 나타나는 알루미늄프탈로시아닌 안료 100부에, 피리딘 200부, 크실렌 800부 및 페닐포스폰산 54.6부를 더하여 8시간 가열환류를 계속하였다. 여과하고, 메탄올로 세정한 후, 건조하여 110부의 하기의 식(57)에 나타나는 알루미늄프탈로시아닌 안료를 얻었다.
[화학식 38]
계속해서, 청색 착색제(PB-1)와 같은 방법으로 솔트밀링 처리를 실시하여 청색 착색제(PB-5)를 제조하였다. 얻어진 착색제의 체적 평균 일차 입자 지름은 37nm였다.
<착색 조성물의 제조 방법>
(황색 착색 조성물(DY-1)의 제작)
하기 조성의 혼합물을 균일하게 되도록 교반 혼합한 후, 직경 0.5mm 산화 지르코늄 비즈를 이용하여, 미디어형 습식 분산기로서 아이거-밀(아이거-재팬사제 「미니 모델 M-250 MKII」)을 이용하여 4시간 분산한 후, 5μm의 필터로 여과하여 황색 착색 조성물(DY-1)을 제작하였다.
황색 착색제(PY-1) 9.5부
색소유도체(1) 0.5부
수지형 분산제
(아지노모토 파인 테크노사제 「PB821」) 2.0부
아크릴 수지 용액 1 40.0부
PGMAC 48.0부
(황색 착색 조성물(DY-2)의 제작)
상기 황색 착색 조성물(DY-1)의 제작에 있어서, 황색 착색제(PY-1)를 황색 착색제(PY-2)로 변경한 것 외에는, 동일하게 하여 황색 착색 조성물(DY-2)을 제작하였다.
(황색 착색 조성물(DY-3)의 제작)
상기 황색 착색 조성물(DY-1)의 제작에 있어서, 황색 착색제(PY-1)를 황색 착색제(PY-3)로 변경한 것 외에는, 같게 하여 황색 착색 조성물(DY-3)을 제작하였다.
(황색 착색 조성물(DY-4)의 제작)
상기 황색 착색 조성물(DY-1)의 제작에 있어서, 황색 착색제(PY-1)를 황색 착색제(PY-4)로 변경한 것 외에는, 같게 하여 황색 착색 조성물(DY-4)을 제작하였다.
(황색 착색 조성물(DY-5)의 제작)
상기 황색 착색 조성물(DY-1)의 제작에 있어서, 황색 착색제(PY-1)를 황색 착색제(PY-5)로 변경한 것 외에는, 같게 하여 황색 착색 조성물(DY-5)을 제작하였다.
(청색 착색 조성물(DB-1)의 제작)
하기 조성의 혼합물을 균일하게 되도록 교반 혼합한 후, 직경 0.5mm의 산화 지르코늄 비즈를 이용하여, 미디어형 습식 분산기로서 아이거-밀(아이거-재팬사제 「미니 모델 M-250 MKII」)을 이용하여 4시간 분산한 후, 5μm의 필터로 여과하여 청색 착색 조성물(DB-1)을 제작하였다.
청색 착색제(PB-1) 10.0부
수지형 분산제
(빅그케미사제 「BYK-LPN6919」) 8.3부
아크릴 수지 용액 1 25.0부
PGMAC 56.7부
(청색 착색 조성물(DB-2)의 제작)
상기 청색 착색 조성물(DB-1)의 제작에 있어서, 청색 착색제(PB-1)를 청색 착색제(PB-2)로 변경한 것 외에는, 같게 하여 청색 착색 조성물(DB-2)을 제작하였다.
(청색 착색 조성물(DB-3)의 제작)
상기 청색 착색 조성물(DB-1)의 제작에 있어서, 청색 착색제(PB-1)를 청색 착색제(PB-3)로 변경한 것 외에는, 동일하게 하여 청색 착색 조성물(DB-3)을 제작하였다.
(청색 착색 조성물(DB-4)의 제작)
상기 청색 착색 조성물(DB-1)의 제작에 있어서, 청색 착색제(PB-1)를 청색 착색제(PB-4)로 변경한 것 외에는, 같게 하여 청색 착색 조성물(DB-4)을 제작하였다.
(청색 착색 조성물(DB-5)의 제작)
상기 청색 착색 조성물(DB-1)의 제작에 있어서, 청색 착색제(PB-1)를 청색 착색제(PB-5)로 변경한 것 외에는, 같게 하여 청색 착색 조성물(DB-5)을 제작하였다.
[실시예 1]
(녹색 착색 조성물(DG-1))
황색 착색 조성물(DY-1)과 청색 착색 조성물(DB-1)을 사용하여, 하기 조성으로 교반 혼합함으로써 녹색 착색 조성물(DG-1)을 제작하였다.
황색 착색 조성물(DY-1) 81.0부
청색 착색 조성물(DB-1) 19.0부
이어서, 얻어진 녹색 착색 조성물(DG-1)을 100mm×100mm, 1.1mm 두께의 유리 기판상에 스핀 코터를 이용해 도포하고, 70℃에서 20분 건조하며, 그 다음 230℃에서 1시간 가열, 방랭을 실시함으로써 도막 기판을 제작하였다. 얻어진 도막의 색도를 현미분광광도계(올림퍼스 코가쿠사 「OSP-SP100」)를 이용하여 측정하고, 기판의 색도가 C광원에서 x=0.290, y=0.600이 되는 것을 확인하였다.
[실시예 2~17, 참고예 1~5]
(녹색 착색 조성물(DG-2~22))
표 1에 나타낸 황색 착색 조성물과 청색 착색 조성물로 변경하고, 녹색 착색 조성물(DG-1)과 같게 하여 도포 기판으로 하였을 때에, C광원에서 x=0.290, y=0.600이 되는 것 같은 배합비로 교반 혼합함으로써, 녹색 착색 조성물(DG-2~22)를 제작하였다. 또한, 녹색 착색 조성물의 합계 함유량은 모두 100.0부이다.
<녹색 착색 조성물의 평가>
얻어진 녹색 착색 조성물(DG-1~22)에 대하여, 분산체의 점도 및 착색력에 관한 시험을 하기의 방법으로 실시하였다. 결과는 표 2에 나타낸다.
(점도 평가)
착색 조성물의 점도는, 조정 당일 25℃에서, E형 점도계(토키산교사제 「ELD형 점도계」)를 이용하여 회전수 20rpm에 있어서의 점도를 측정하였다. 결과는 하기 기준에 의하여 판단하였다.
○:10.0 미만[mPa·s]
△:10.0 이상 13.0 미만[mPa·s]
×:13.0 이상[mPa·s]
(착색력 평가)
착색력은, 도막의 두께 측정에 의해 평가하였다. 얻어진 도막의 두께 측정은, 표면 형상 측정 장치 「Dektak8(Veeco사제)」를 이용하여 측정하였다. 결과는 하기 기준에 따라서 판단하였다. 목적으로 하는 색도를 부여하는 막의 두께가 얇을수록, 착색력이 크다는 것을 나타내고, 우수하다고 할 수 있다.
◎:1.2 미만[μm]
○:1.2 이상 1.6 미만[μm]
△:1.6 이상 2.0 미만[μm]
×:2.0 이상[μm]
표 2의 결과로부터, 특정 구조를 가지는 키노프탈론 화합물과 알루미늄프탈로시아닌 안료를 함유한 실시예의 착색 조성물은, 참고예보다도 점도, 착색력이 양호한 결과를 얻을 수 있음이 명백하다.
<감광성 착색 조성물의 제작>
[실시예 18]
(녹색 감광성 착색 조성물(RG-1))
하기의 조성 혼합물을 균일하게 교반 혼합한 후, 1μm의 필터로 여과하여 감광성 녹색 착색 조성물(RG-1)을 제작하였다.
녹색 착색 조성물(DG-1) 45.0부
아크릴 수지 용액 2 4.5부
광중합성 단량체 3.6부
(토아고세이샤제 「아로닉스 M402」)
광개시제(치바·재팬사제 「이르가큐아 907」) 1.3부
증감제(호도가야 카가쿠사제 「EAB-F」) 0.2부
시클로헥사논 45.4부
[실시예 18~34, 참고예 6~10]
(RG-2~20)의 제작
표 3에 나타낸 조성으로, 녹색 감광성 착색 조성물(RG-1)과 같게 녹색 감광성 착색 조성물(RG-2~22)을 제작하였다.
<녹색 감광성 착색 조성물의 평가>
얻어진 녹색 감광성 착색 조성물(RG-1~22)에 대하여, 명도, 명암비 및 착색력에 관한 시험을 하기의 방법으로 실시하였다. 결과는 표 4에 나타낸다.
(명도 평가)
녹색 감광성 착색 조성물(RG-1~22)을 100mm×100mm, 1.1mm 두께의 유리 기판상에 스핀 코터를 이용해 도포하고, 70℃에서 20분 건조하고, 초고압 수은 램프를 이용하여, 적산광량 150mJ/cm2로 자외선 노광을 실시하고, 23℃의 알칼리 현상액으로 현상을 실시하여 도막 기판을 얻었다. 이어서, 230℃에서 1시간 가열, 방랭을 실시함으로써 도막 기판을 제작하였다. 얻어진 도막의 색도를 현미분광광도계(올림퍼스 코가쿠사 「OSP-SP100」)를 이용하여 측정하고, 기판의 색도가 C광원에서 x=0.290, y=0.600이 될 때의 명도:Y(c)를 측정하였다. 또한, 알칼리 현상액으로서는, 탄산나트륨 1.5중량% 탄산수소나트륨 0.5중량% 음이온계 계면활성제(카오사제 「페리렉스 NBL」) 8.0중량% 및 물 90중량%로 이루어지는 것을 이용하였다. 판정 기준은, 이하와 같다.
○:59.5 이상
△:58.0 이상 58.5 미만
×:58.0 미만
(명암비 평가)
액정 디스플레이용 백 라이트 유닛으로부터 나온 빛은, 편광판을 통과하여 편광되고, 유리 기판상에 도포된 착색 조성물의 도막을 통과하여 다른 한쪽의 편광판에 도달한다. 이때, 편광판과 편광판의 편광면이 병행이면 빛은 편광판을 투과 하지만, 편광면이 직교하고 있는 경우에는 빛은 편광판에 의해 차단된다. 그러나, 편광판에 의해 편광된 빛이 착색 조성물의 도막을 통과할 때에, 착색제 입자에 의해 산란 등이 일어나고, 편광면의 일부에 어긋남이 생기면, 편광판이 병행일 때는 투과하는 빛의 양이 줄고, 편광판이 직교일 때는 일부의 빛이 투과한다. 이 투과광을 편광판상의 휘도로서 측정하고, 편광판이 병행일 때의 휘도와 직교일 때의 휘도의 비를 명암비로서 산출하였다.
(명암비)=(병행일 때의 휘도)/(직교일 때의 휘도)
따라서, 도막 중의 착색제에 의해 산란이 일어나면, 병행일 때의 휘도가 저하하고 직교일 때의 휘도가 증가하기 때문에, 명암비가 낮아진다.
또한, 휘도계로서는 색채 휘도계(탑콘사제 「BM-5 A」), 편광판으로서는 편광판(닛토덴코사제 「NPF-G1220DUN」)을 이용하였다. 측정에 즈음해서는, 측정부분에 1cm각의 구멍을 낸 흑색 마스크를 통과시켜서 측정하였다. 명도 평가를 했던 것과 같은 도막을 이용하여 하기 기준에 따라 판정하였다.
○:4000 이상
△:3500 이상 4000 미만
×:3500 미만
(착색력 평가)
착색력은 명도 평가를 했던 것과 같은 도막을 이용하여, 도막의 두께를 측정함으로써 평가하였다. 얻어진 도막의 두께 측정은, 표면형상측정장치 「Dektak8(Veeco사제)」를 이용하여 측정을 실시하였다. 결과는 하기의 기준에 따라서 판단하였다. 목적으로 하는 색도를 부여하는 막의 두께가 얇을수록 착색력이 크다는 것을 나타내며, 우수하다고 할 수 있다.
◎:2.0 미만[μm]
○:2.0 이상 2.5 미만[μm]
△:2.5 이상 3.0 미만[μm]
×:3.0 이상[μm]
<칼라 필터의 제작>
우선, 칼라 필터의 제작에 사용하는 적색 감광성 착색 조성물과 청색 감광성 착색 조성물의 제작을 실시하였다. 또한, 녹색 감광성 착색 조성물로서는 (RG-6)을 사용하였다.
(적색 감광성 착색 조성물(RR-1)의 제작)
하기 조성의 혼합물을 균일하게 되도록 교반 혼합한 후, 직경 0.5mm의 산화 지르코늄 비즈를 이용하여 아이거-밀(아이거-재팬사제 「미니 모델 M-250 MKII」)로 5시간 분산한 후, 5.0μm의 필터로 여과하여 적색 착색 조성물(DR-1)을 제작하였다.
적색 안료(C.I. 피그먼트 레드 254) 9.6부
적색 안료(C.I. 피그먼트 레드 177) 2.4부
수지형 분산제(치바·재팬사제 「EFKA4300」) 1.0부
아크릴 수지 용액 1 35.0부
프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 52.0부
계속해서, 하기 조성의 혼합물을 균일하게 되도록 교반 혼합한 후, 1.0μm의 필터로 여과하여 적색 감광성 착색 조성물(RR-1)을 제작하였다.
적색 착색 조성물(DR-1) 42.0부
아크릴 수지 용액 2 13.2부
광중합성 단량체(토아고세이샤제 「아로닉스 M400」) 2.8부
광중합 개시제(치바·재팬사제 「이르가큐아 907」) 2.0부
증감제(호도가야 카가쿠 고교사제 「EAB-F」) 0.4부
에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 39.6부
(청색 감광성 착색 조성물(RB-1)의 제작)
하기 조성의 혼합물을 균일하게 되도록 교반 혼합한 후, 직경 0.5mm의 산화 지르코늄 비즈를 이용하여 아이거-밀(아이거-재팬사제 「미니 모델 M-250 MKII」)로 5시간 분산한 후, 5.0μm의 필터로 여과하여 청색 착색 조성물(DB-6)을 제작하였다.
청색 안료(C.I. 피그먼트 블루 15:6) 7.2부
보라색 안료(C.I. 피그먼트 바이올렛 23) 4.8부
수지형 분산제(치바·재팬사제 「EFKA4300」) 1.0부
아크릴 수지 용액 1 35.0부
프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 52.0부
계속해서, 하기 조성의 혼합물을 균일하게 되도록 교반 혼합한 후, 1.0μm의 필터로 여과하여, 청색 감광성 착색 조성물(RB-1)을 제작하였다.
청색 착색 조성물(DB-6) 34.0부
아크릴 수지 용액 2 15.2부
광중합성 단량체(토아고세이샤제 「아로닉스 M400」) 3.3부
광중합 개시제(치바·재팬사제 「이르가큐아 907」) 2.0부
증감제(호도가야 카가쿠 고교사제 「EAB-F」) 0.4부
에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 45.1부
(칼라 필터의 제작)
유리 기판상에 블랙 매트릭스를 패턴 가공하고, 상기 기판상에 스핀 코터로 적색 감광성 착색 조성물(RR-1)을 도포하여 착색 피막을 형성하였다. 상기 피막에 포토마스크를 통과시키고, 초고압 수은 램프를 이용하여 150mJ/cm2의 자외선을 조사하였다. 이어서, 0.2중량%의 탄산나트륨 수용액으로 이루어지는 알칼리 현상액으로 스프레이 현상하여 미노광부분을 없앤 후, 이온 교환수로 세정하고, 이 기판을 220℃에서 20분 가열하여 C광원에 있어서(이하, 녹색, 청색에도 이용한다) x=0.640, y=0.330이 되는 것 같은 적색 필터 세그먼트를 형성하였다. 같은 방법에 의해, 녹색 감광성 착색 조성물(RG-6)을 이용하여 x=0.290, y=0.600이 되도록, 청색 감광성 착색 조성물(RB-1)을 이용하여 x=0.150, y=0.060이 되도록, 녹색 필터 세그먼트, 청색 필터 세그먼트를 형성하여 칼라 필터를 얻었다.
감광성 착색 조성물(RG-6)을 이용함으로써, 고명도임과 동시에, 고대비이고, 착색력도 뛰어난 칼라 필터를 제작하는 것이 가능하였다.
<<실시형태 III>>
이하, 중량평균 분자량(Mw)은, TSKgel 컬럼(토소사제)을 이용하고, RI검출기를 갖춘 GPC(토소사제, HLC-8320GPC)로 전개 용매에 DMF를 이용했을 때의 폴리스틸렌 환산 분자량이다.
우선, 본 실시형태의 착색 조성물에 사용하는 황색 착색제와 색소유도체에 대하여 설명한다.
<황색 착색제의 제작>
(황색 착색제 1(Y-1)의 제조)
키노프탈론계 황색 안료 C.I. 피그먼트 옐로우 138(BASF사제 「파리오톨 옐로우-K0960-HD」) 100부, 염화나트륨 1200부 및 디에틸렌글리콜 120부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠제)에 넣고, 60℃에서 6시간 혼련하였다. 이어서, 이 혼련물을 5리터의 온수에 투입하고, 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 98부의 황색 착색제 1(Y-1)을 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 30.1nm였다.
(황색 착색제 2(Y-2)의 제조)
특개 2008-81566호 공보에 기재된 합성방법에 따라, 화합물(1)을 얻었다.
[화학식 39]
안식향산메틸 300부에 화합물(1) 100부, 2,3-나프탈렌디카르본산 무수물 70부 및 안식향산 143부를 더하여 180℃에 가열하고, 4시간 반응시켰다. TOF-MS에 의해 키노프탈론 화합물(a)의 생성 및 원료인 화합물(1)의 소실을 확인하였다. 나아가서 실온까지 냉각 후, 반응 혼합물을 아세톤 3130부에 투입하고, 실온하에서 1시간 교반하였다. 생성물을 여과한 뒤 구별하고, 메탄올로 세정, 건조하여 120부의 키노프탈론 화합물(a)을 얻었다. TOF-MS에 의한 질량 분석의 결과, 키노프탈론 화합물(a)인 것을 동정하였다.
다음으로, 상기 키노프탈론 화합물(a) 100부, 염화나트륨 1200부 및 디에틸렌글리콜 120부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠사제)에 넣고, 60℃에서 6시간 혼련하고, 솔트밀링 처리하였다. 얻어진 혼련물을 3리터의 온수에 투입하고, 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 98부의 황색 착색제 2(Y-2)를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 31.3nm였다.
(황색 착색제 3(Y-3)의 제조)
키노프탈론 화합물(a) 70부, C.I. 피그먼트 옐로우 138(BASF사제 「파리오톨 옐로우-K0960-HD」) 30부, 염화나트륨 1200부 및 디에틸렌글리콜 120부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠제)에 넣고, 60℃에서 8시간 혼련하였다. 이어서, 이 혼련물을 온수에 투입하고, 약 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 황색 착색제 3(Y-3) 97부를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 30.4nm였다.
(황색 착색제 4(Y-4)의 제조)
키노프탈론 화합물(a) 70부 및 C.I. 피그먼트 옐로우 138(BASF사제 「파리오톨 옐로우-K0960-HD」) 30부를 각각 키노프탈론 화합물(a) 50부 및 C.I. 피그먼트 옐로우 138(BASF사제 「파리오톨 옐로우-K0960-HD」) 50부로 바꾼 것 외에는, 황색 착색제 2(Y-2)의 제조와 같게 실시하여 황색 착색제 4(Y-4)를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 29.6nm였다.
(황색 착색제 5(Y-5)의 제조)
키노프탈론 화합물(a) 70부 및 C.I. 피그먼트 옐로우 138(BASF사제 「파리오톨 옐로우-K0960-HD」) 30부를 각각 키노프탈론 화합물(a) 20부 및 C.I. 피그먼트 옐로우 138(BASF사제 「파리오톨 옐로우-K0960-HD」) 80부로 바꾼 것 외에는, 황색 착색제 2(Y-2)의 제조와 같게 실시하여 황색 착색제 5(Y-5)를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 31.8nm였다.
(황색 착색제 6(Y-6)의 제조)
안식향산메틸 200부에 8-아미노퀴날딘 40부, 2,3-나프탈렌디카르본산 무수물 150부, 안식향산 154부를 더하여 180℃로 가열하고, 4시간 교반하였다. 나아가서 실온까지 냉각 후, 반응 혼합물을 아세톤 5440부에 투입하고, 실온하에서 1시간 교반하였다. 생성물을 여과한 뒤 구별하고, 메탄올 세정 및 건조를 실시하여 116부의 키노프탈론 화합물(c)을 얻었다. TOF-MS에 의한 질량 분석의 결과, 키노프탈론 화합물(c)인 것을 동정하였다.
계속해서, 얻어진 키노프탈론 화합물(c) 100부, 염화나트륨 1200부 및 디에틸렌글리콜 120부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠사제)에 넣고, 60℃에서 8시간 혼련하였다. 이어서, 이 혼련물을 온수에 투입하고, 약 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 황색 착색제 6(Y-6) 97부를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 34.1nm였다.
(황색 착색제 7(Y-7)의 제조)
키노프탈론 화합물(c)를 원료로 하여 특개 2008-81566호 공보에 기재된 합성 방법에 따라, 화합물(1)의 합성과 같은 방법으로 화합물(2)을 얻었다.
[화학식 40]
안식향산메틸 300부에, 화합물(2) 100부, 테트라클로로무수프탈산 108부 및 안식향산 143부를 더하여 180℃로 가열하고, 4시간 반응시켰다. TOF-MS에 의해, 키노프탈론 화합물(b)의 생성 및 원료인 화합물(2)의 소실을 확인하였다. 나아가서 실온까지 냉각 후, 반응 혼합물을 아세톤 3510부에 투입하고, 실온하에서 1시간 교반하였다. 생성물을 여과한 뒤 구별하고, 메탄올 세정 및 건조를 실시하여 120부의 키노프탈론 화합물(b)를 얻었다. TOF-MS에 의한 질량 분석의 결과, 키노프탈론 화합물(b)인 것을 동정하였다.
계속해서, 얻어진 키노프탈론 화합물(b) 100부, 염화나트륨 1200부 및 디에틸렌글리콜 120부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠사제)에 넣고, 60℃에서 8시간 혼련하였다. 이어서, 이 혼련물을 온수에 투입하고, 약 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 황색 착색제 7(Y-7) 98부를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 31.1nm였다.
(황색 착색제 8(Y-8)의 제조)
2,3-나프탈렌디카르본산 무수물 70부를, 1,2-나프탈렌디카르본산 무수물 70부로 바꾼 것 외에는, 황색 착색제 1(Y-1)의 제조와 같게 실시하여 키노프탈론 화합물(d)인 황색 착색제 8(Y-8)을 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 31.6nm였다.
(황색 착색제 9(Y-9)의 제조)
안식향산메틸 300부에, 화합물(2) 100부, 테트라브로모무수프탈산 176부 및 안식향산 143부를 더하여 180℃로 가열하고, 6시간 반응시켰다. TOF-MS에 의하여, 키노프탈론 화합물(g)의 생성 및 원료인 화합물(2)의 소실을 확인하였다. 나아가서 실온까지 냉각 후, 반응 혼합물을 아세톤 7190부에 투입하고, 실온하에서 1시간 교반하였다. 생성물을 여과한 뒤 구별하고, 메탄올 세정 및 건조를 실시하여 138부의 키노프탈론 화합물(h)을 얻었다. TOF-MS에 의한 질량 분석의 결과, 키노프탈론 화합물(h)인 것을 동정하였다.
계속해서, 얻어진 키노프탈론 화합물(h) 100부, 염화나트륨 1200부 및 디에틸렌글리콜 120부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠사제)에 넣고, 60℃에서 8시간 혼련하였다. 이어서, 이 혼련물을 온수에 투입하고, 약 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 황색 착색제 9(Y-9) 97부를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 28.3nm였다.
(황색 착색제 10(Y-10)의 제조)
키노프탈론 화합물(a) 52부를 98%황산 428부와 25%발연황산 472부 중에 용해시키고, 85℃에서 2시간 교반하여 술폰화 반응을 실시하였다. 이어서, 이 반응 용액을 빙수 6000부 중에 적하하고, 석출한 키노프탈론 화합물을 여과한 뒤 구별하고, 수세하여 그 페이스트를 얻었다. 얻어진 페이스트를 물 8000부에 재분산하고, 실온하에서 1시간 교반하였다. 여과한 뒤 구별하고, 수세한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 54부의 키노프탈론 화합물(k)를 얻었다. TOF-MS에 의한 질량 분석의 결과, 키노프탈론 화합물(k)인 것을 동정하였다.
계속해서, 얻어진 키노프탈론 화합물(k) 50부 및 C.I. 피그먼트 옐로우 138(BASF사제 「파리오톨 옐로우-K0960-HD」) 50부, 염화나트륨 1200부 및 디에틸렌글리콜 120부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠사제)에 넣고, 60℃에서 8시간 혼련하였다. 이어서, 이 혼련물을 온수에 투입하고, 약 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 황색 착색제 10(Y-10) 95부를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 36.8nm였다.
(황색 착색제 11(Y-11)의 제조)
키노프탈론 화합물(b) 44부를 95%황산 540부에 용해하고, 여기에 38부의 N-히드록시메틸프탈로이미드를 첨가하여, 85℃에서 7시간 교반하였다. 냉각 후, 이 반응용액을 빙수 3600부 중에 적하하고, 석출한 키노프탈론 화합물을 여과한 뒤 구별하고, 수세하여 그 페이스트를 얻었다. 얻어진 페이스트를 물 5000부에 재분산하고, 실온하에서 1시간 교반하였다. 여과한 뒤 구별하고, 수세 한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 53부의 키노프탈론 화합물(r)을 얻었다. TOF-MS에 의한 질량 분석의 결과, 키노프탈론 화합물(r)인 것을 동정하였다.
계속해서, 얻어진 키노프탈론 화합물(r) 50부 및 C.I. 피그먼트 옐로우 138(BASF사제 「파리오톨 옐로우-K0960-HD」) 50부, 염화나트륨 1200부 및 디에틸렌글리콜 120부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠사제)에 넣고, 60℃에서 8시간 혼련하였다. 이어서, 이 혼련물을 온수에 투입하고, 약 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 황색 착색제 11(Y-11) 98부를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 35.4nm였다.
(황색 착색제 12(Y-12)의 제조)
이소인돌린계 황색 안료 C.I. 피그먼트 옐로우 139(치바·재팬사제 「이르가포아 옐로우 2R-CF」) 500부, 염화나트륨 500부 및 디에틸렌글리콜 250부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠제)에 넣고, 120℃에서 8시간 혼련하였다. 이어서, 이 혼련물을 5리터의 온수에 투입하고, 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 490부의 황색 착색제 12(Y-12)를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 34.2nm였다.
(황색 착색제 13(Y-13)의 제조)
니켈 착화합물계 황색 안료 C.I. 피그먼트 옐로우 150(랑크세스사제 「E-4 GN」) 200부, 염화나트륨 1400부 및 디에틸렌글리콜 360부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠제)에 넣고, 80℃에서 6시간 혼련하였다. 이어서, 이 혼련물을 8리터의 온수에 투입하고, 80℃로 가열하면서 2시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 85℃에서 일주야 건조하여 190부의 황색 착색제 13(Y-13)을 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 31.9nm였다.
<색소유도체(1), (2)>
특허 제4585781호 공보 등에 기재된 합성방법에 따라서, 색소유도체(1), (2)를 얻었다.
[화학식 41]
[화학식 42]
다음으로, 본 실시형태의 안료 분산제제에 대하여 설명한다.
<안료 분산제의 제작>
(비닐중합체(A-1)의 제조)
가스 도입관, 온도계, 콘덴서, 교반기를 갖춘 반응용기에, 메틸메타크릴레이트 100부, 부틸아크릴레이트 200부, 디에틸렌글리콜모노메틸에테르메타크릴레이트(니혼유지(주)제 브렌마 PME-100) 200부, 1-티오글리세롤 28부와 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 226부를 넣고, 질소 가스로 치환하였다. 반응용기 내를 90℃로 가열하고, AIBN 0.5부를 첨가한 후, 8시간 반응하였다. 불휘발분 측정에 의해 95%가 반응한 것을 확인한 후, 실온까지 냉각하여, 중량평균 분자량 약 3,500의, 한쪽 끝단 영역에 2개의 유리한 히드록실기를 가지는 비닐중합체(A-1)의 불휘발분 70%용액을 얻었다.
(비닐중합체(A-2)~(A-15), 비교 비닐중합체(A'-1)~(A'-3)의 제조)
표 1에 기재한 원료와 넣는 양을 이용한 것 외에는 상기 비닐중합체(A-1)와 같게 합성을 실시하여, 한쪽 끝단 영역에 2개의 유리 히드록실기를 가지는 비닐중합체(A-2)~(A-15), 비교 비닐중합체(A'-1)~(A'-3)의 불휘발분 70중량% 용액을 얻었다.
표 1중에서의 약칭은 이하에 나타내는 바와 같다.
(안료 분산제(B-1)의 제조)
가스 도입관, 온도계, 콘덴서, 교반기를 갖춘 반응용기 1에, 비닐중합체(A-1)의 불휘발분 70%용액 100부, 이소포론디이소시아네이트 15.3부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 26.8부, 촉매로서 디부틸주석디라우레이트 0.027부를 넣고, 질소가스로 치환하였다. 반응용기 내를 100℃로 가열하여, 4시간 반응한 후, 40℃까지 냉각하여, 이소시아네이트기를 가지는 프리폴리머 용액을 얻었다. 가스 도입관, 온도계, 콘덴서, 교반기를 갖춘 반응용기 2에 이미노비스프로필아민 6.08부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 156.3부를 넣고 60℃로 가열하였다. 거기에 상기 프리폴리머 용액을 30분에 걸쳐서 적하하고, 30분 더 반응시킨 후, 실온까지 냉각시키고 반응을 종료하였다. 여기에 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트를 추가하여, 안료 분산제(B-1)의 불휘발분 30% 용액을 얻었다. 중량평균 분자량은 약 10,000이며, 이론상 아민값은 47mgKOH/g이었다.
(안료 분산제(B-2)~(B-18), 비교 안료 분산제(B'-1)~(B'-3)의 제조)
표 3에 기재한 원료와 넣는 양을 이용한 것 외에는, 상기 안료 분산제(B-1)와 같게 합성을 실시하여, (B-2)~(B-18), (B'-1)~(B'-3) 각종 안료 분산제의 불휘발분 30% 용액을 얻었다.
표 3 중의 약칭은, 이하에 나타내는 바와 같다. IPDI:이소포론디이소시아네이트 HDI:헥사메틸렌디이소시아네이트 DBTDL:디부틸주석디라우레이트 IBPA:이미노비스프로필아민〔별명 N,N-비스(3-아미노프로필)아민〕MIBPA:메틸이미노비스프로필아민〔별명 N,N-비스(3-아미노프로필)메틸아민〕
(비교 안료 분산제 B'-4)
아지노모토 파인 테크노사제:아지스파-PB-711(불휘발분 40%)
(비교 안료 분산제B'-5)
줄기(幹) 폴리머부가 디메틸아미노메틸화 글리시딜메타아크릴레이트메타아크릴산 에스테르화 글리시딜메타아크릴레이트 공중합체, 가지폴리머부가 폴리메타아크릴산 메틸로 이루어지는 염기성기 당량이 48mgKOH/g인 양이온성 빗꼴 그래프트 폴리머의 불휘발분 40% 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 용액(특개평9-176511호 공보:실시예 6에 설명한 안료 분산제)
<바인더 수지의 제작>
(바인더 수지(C-1)의 제조)
반응용기에 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 98.4부를 넣고, 용기에 질소 가스를 주입하면서 110℃로 가열하고, 동 온도에서 메타크릴산 12.3부, 부틸 아크릴레이트 20부, 벤질메타크릴레이트 29.2부, 파라쿠밀페놀에틸렌옥사이드 변성 아크릴레이트(토아고세이샤제 「아로닉스 M-110」) 24.2부 및 4-히드록시부틸아크릴레이트 14.3부, AIBN 1.65부의 혼합물을 2시간에 걸쳐 적하하고 중합 반응을 실시하였다. 적하 종료 후, 110℃에서 3시간 더 반응을 계속한 후, 실온까지 냉각시키고 반응을 종료하였다. 여기에 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트를 추가하고, 바인더 수지(C-1)의 불휘발분 20%용액을 얻었다. 바인더 수지의 중량평균 분자량은 약 30,000이며, 이론상 Tg는 2.1℃이었다.
(바인더 수지(C-2)~(C-4)의 제조)
표 4에 기재한 원료와 넣는 양을 이용한 것 외에는 상기 바인더 수지(C-1)와 같게 합성을 실시하고, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트를 추가하여 바인더 수지(C-2)~(C-4)의 불휘발분 20% 용액을 얻었다.
표 4 중의 약칭은, 이하에 나타내는 바와 같다. MMA:메틸메타크릴레이트 nBA:부틸아크릴레이트 BzMA:벤질메타크릴레이트 M-110:토아고세이 가부시키가이샤제 파라쿠밀페놀에틸렌옥사이드 변성 아크릴레이트 4HBA:4-히드록시부틸아크릴레이트 HEMA:2-히드록시에틸메타크릴레이트 PME-400:니혼유지(주)제 메톡시폴리에틸렌글리콜메타크릴레이트 AIBN:2,2'-아조비스(이소부틸로니트릴)
<황색 착색 조성물의 제작>
[실시예 1]
(황색 착색 조성물 1(YP-1)의 제작)
하기의 성분으로 이루어지는 혼합물을 균일하게 되도록 교반 혼합한 후, 직경 0.5mm의 산화 지르코늄 비즈를 이용하여 아이거-밀(아이거-재팬사제 「미니 모델 M-250 MKII」)로 5시간 분산한 후, 5μm의 필터로 여과하여 황색 착색 조성물 1(YP-1)을 제작하였다.
황색 착색제 1(Y-1) 9.5부
색소유도체(1) 0.5부
안료 분산제(B-1) 6.7부
바인더 수지(C-1) 40.0부
프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 43.3부
[실시예 2~33, 참고예 1~10]
(황색 착색 조성물 2~43(YP-2~43)의 제작)
표 5에 기재된 재료로 변경한 것 외에는, 황색 착색 조성물 1(YP-1)과 같게 하여, 황색 착색 조성물 2~43(YP-2~43)을 제작하였다.
얻어진 황색 착색 조성물(YP-1~43)에 대하여, 이하의 방법으로 점도 특성, 명도 및 명암비를 측정하였다. 평가 결과를 표 5에 나타낸다.
(점도 특성)
황색 착색 조성물(YP-1~43)을 조제한 다음날의 점도(이하, 초기 점도라고 표기한다.)를, E형 점도계(토키산교사제 「ELD형 점도계」)를 이용하여, 25℃에 있어서 회전수 20rpm라는 조건에서 측정하였다. 또한, 40℃에서 1주간 시간 경과에 따라 촉진시킨 점도(이하, 경시 점도라고 표기한다.)를 측정하여, 하기의 식에서 경시 점도 변화율을 산출하여, 시간 경과에 따른 안정성을 하기의 4단계로 평가하였다.
[경시 점도 변화율(%)]=[경시 점도]/[초기 점도]×100
◎:경시 변화율이∼105% 미만
○:경시 변화율이∼105% 이상, 130% 미만
△:경시 변화율이∼130% 이상, 150% 미만
×:경시 변화율이∼150% 이상
(명도)
황색 착색 조성물(YP-1~43)을 100mm×100mm, 1.1mm 두께의 유리 기판상에 스핀 코터를 이용하여 도포하고, 230℃에서 20분 가열함으로써 도막을 얻었다. 이때, 도막의 두께는 230℃에서의 열처리 후에, C광원에서 x=0.440이 되도록 도포 조건(스핀 코터의 회전수, 시간)을 적시에 변경하여 도포하였다. 얻어진 도막을 현미분광광도계(올림퍼스 코가쿠사 「OSP-SP100」)를 이용하여 명도(Y)를 측정하고, 하기의 기준에 따라 판정하였다.
○:89.0 이상
△:87.5 이상~89.0 미만
×:87.5 미만
(명암비)
액정 디스플레이용 백 라이트 유닛으로부터 나온 빛은, 편광판을 통과하여 편광되고, 유리 기판상에 도포된 착색 조성물의 도막을 통과하여 다른 한편의 편광판에 도달한다. 이때, 편광판과 편광판의 편광면이 병행이면, 빛은 편광판을 투과 하지만, 편광면이 직교하는 경우에는 빛은 편광판에 의해 차단된다. 그러나, 편광판에 의해 편광된 빛이 착색 조성물의 도막을 통과할 때에, 착색제 입자에 의해 산란 등이 일어나고, 편광면의 일부에 어긋남이 생기면, 편광판이 병행일 때에는 투과하는 빛의 양이 줄어들고, 편광판이 직교일 때는 일부 빛이 투과한다. 이 투과광을 편광판상의 휘도로서 측정하고, 편광판이 병행일 때의 휘도와 직교일 때의 휘도의 비를 명암비로서 산출하였다.
(명암비)=(병행일 때의 휘도)/(직교일 때의 휘도)
따라서, 도막 중의 착색제에 의해 산란이 일어나면, 병행일 때의 휘도가 저하함과 동시에, 직교일 때의 휘도가 증가하기 때문에 명암비가 낮아진다.
또한, 휘도계로서는 색채 휘도계(탑콘사제 「BM-5 A」), 편광판으로서는 편광판(닛토덴코사제 「NPF-G1220DUN」)을 이용하였다. 측정에 즈음해서는, 명도 평가를 했던 것과 같은 도막을 이용하여 측정부분에 1cm 각의 구멍을 낸 흑색 마스크를 통과시켜서 측정을 실시하고, 하기 기준에 따라 판정하였다.
○:3500 이상
△:3000 이상~3500 미만
×:3000 미만
표 5의 평가결과로부터 분명한 것처럼, 본 실시형태인, 키노프탈론 안료와 에틸렌옥사이드 쇄 또는 프로필렌옥사이드 쇄 중 적어도 한쪽을 가지는 에틸렌성 불포화 단량체를 공중합 조성에 포함하는 비닐중합체로 이루어지는 안료 분산제를 사용한 실시예 1~33의 착색 조성물은, 낮은 초기 점도와 낮은 경시 점도 변화율이고, 양호한 안정성을 나타냈다. 또한, 모두 고명도 및 고대비의 결과가 되어 칼라 필터용 착색 조성물로서 우수한 것으로 나타났다. 이에 대하여, 에틸렌옥사이드 쇄 또는 프로필렌옥사이드 쇄을 가지지 않는 비닐중합체로 이루어지는 안료 분산제를 사용한 참고예 1~3 및 6~8의 착색 조성물은, 참고예 1은 초기 점도가 낮지만 경시 점도 변화율이 높고, 저명도, 저대비였다. 또한, 참고예 2, 3, 6~8은, 초기 점도, 경시 점도 변화율이 모두 높고, 저명도, 저대비였다. 또한, 구조가 다른 안료 분산제를 사용한 참고예 4, 5도 마찬가지였다. 비 키노프탈론 안료와 에틸렌옥사이드 쇄 또는 프로필렌옥사이드 쇄 중 적어도 한쪽을 가지는 에틸렌성 불포화 단량체를 공중합 조성에 포함하는 비닐중합체로 이루어지는 안료 분산제를 사용한 참고예 9, 10의 착색 조성물은, 대비에 있어서 만족할 수 있는 값이었지만, 명도에 있어서 실시예의 착색 조성부보다 뒤떨어지는 결과가 되었다.
<감광성 착색 조성물의 제작>
다음으로, 본 실시형태의 감광성 착색 조성물에 사용하는 녹색 착색 조성물에 대하여 설명한다.
<녹색 착색 조성물의 제작>
(녹색 착색 조성물(GP-1)의 제작)
하기 성분으로 이루어지는 혼합물을 균일하게 되도록 교반 혼합한 후, 직경 0.5mm의 산화 지르코늄 비즈를 이용해, 아이거-밀(아이거-재팬사제 「미니 모델 M-250 MKII」)로 5시간 분산한 후, 5μm의 필터로 여과하여 녹색 착색 조성물(GP-1)을 제작하였다.
녹색 착색제(C.I. 피그먼트 그린 58) 10.0부
수지형 분산제(치바·재팬사제 「EFKA4300」) 1.0부
바인더 수지(C-4) 45.0부
프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 44.0부
[실시예 34]
(감광성 착색 조성물 1(GR-1)의 제작)
하기 조성의 혼합물을 균일하게 되도록 교반 혼합한 후, 1μm의 필터로 여과하여 감광성 착색 조성물 1(GR-1)을 제작하였다. 또한, 황색 착색 조성물과 녹색 착색 조성물의 비율은, C광원에서 x=0.290, y=0.600의 색도에 맞는 비율이다.
황색 착색 조성물 1(YP-1) 18.4부
녹색 착색 조성물(GP-1) 26.6부
바인더 수지(C-4) 4.5부
광중합성 단량체(토아고세이샤제 「아로닉스 M402」) 3.6부
광중합 개시제(치바·재팬사제 「이르가큐아 907」) 1.3부
증감제(호도가야 카가쿠 고교사제 「EAB-F」) 0.2부
에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 45.4부
[실시예 35~66, 참고예 11~20]
(감광성 착색 조성물 2~43(GR-2~43)의 제작)
표 6에 나타낸 착색 조성물의 조합으로 변경하고, 또한 황색 착색 조성물과 녹색 착색 조성물의 비율을 변경한 것 외에는, 감광성 착색 조성물 1(GR-1)과 같게 하여 감광성 착색 조성물 2~43(GR-2~43)을 제작하였다. 또한, 황색 착색 조성물과 녹색 착색 조성물의 비율은, 모두 도포 기판을 제작했을 때에 C광원에서 x=0.290, y=0.600의 색도에 맞도록 비율을 선정하였다. 또한, 황색 착색 조성물과 녹색 착색 조성물의 합계 함유량은 모두 45.0부이다.
얻어진 각 감광성 착색 조성물에 대하여, 이하의 방법으로 명도 및 명암비를 측정하였다. (명도) 감광성 착색 조성물(GR1~43)을 100mm×100mm, 1.1mm 두께의 유리 기판상에 스핀 코터를 이용하여 도포하고, 70℃에서 20분 건조하고, 초고압 수은 램프를 이용하여 적산광량 150mJ/cm2로 자외선 노광을 실시하고, 23℃의 알칼리 현상액으로 현상을 실시하여 도막 기판을 얻었다. 이어서 220℃에서 30분간 가열하고, 방랭함으로써 도막 기판을 제작하였다. 이때, 도막의 두께는 230℃에서의 열처리 후에, C광원에서 y=0.600이 되도록 도포 조건(스핀 코터의 회전수, 시간)을 적시 변경하여 도포하였다. 얻어진 도막을 현미분광광도계(올림퍼스 코가쿠사 「OSP-SP100」)를 이용하여 명도(Y)를 측정하고 하기 기준에 따라 판정하였다.
○:59.5 이상
△:58.0 이상~59.5 미만
×:58.0 미만
(명암비)
도막의 명암비의 측정법에 대해서는, 명도 평가를 했던 것과 같은 도막을 이용하여, 상술한 황색 착색 조성물의 명암비 측정과 같은 방법으로 측정하여 명암비를 산출하고, 하기 기준에 따라 판정하였다.
○:3500 이상
△:3000 이상~3500 미만
×:3000 미만
표 6의 평가 결과로부터 분명한 것처럼, 본 실시형태인, 키노프탈론 안료와 에틸렌옥사이드 쇄 또는 프로필렌옥사이드 쇄 중 적어도 한쪽을 가지는 에틸렌성 불포화 단량체를 공중합 조성에 포함하는 비닐중합체로 이루어지는 안료 분산제를 사용한 황색 착색제가 첨가된 실시예 34~66의 감광성 착색 조성물은, 명도 및 대비에 있어서 양호한 결과였고, 칼라 필터용 착색 조성물로서의 우수하다는 점이 나타났다. 이에 대하여, 에틸렌옥사이드 쇄 또는 프로필렌옥사이드 쇄을 가지지 않는 비닐중합체로 이루어지는 안료 분산제를 사용한 참고예 11~20의 감광성 착색 조성물은, 명도, 대비의 양쪽 모두, 혹은 어느 한 쪽에 있어서 실시예의 감광성 착색 조성물보다 뒤떨어지는 결과가 되었다.
<칼라 필터의 제작>
다음으로, 본 실시형태의 칼라 필터에 사용하는, 적색 감광성 착색 조성물과 청색 감광성 착색 조성물에 대하여 설명한다. 또한, 녹색 감광성 착색 조성물에 대해서는 본 실시형태의 감광성 착색 조성물 1(GR-1)을 사용하였다.
<적색 감광성 착색 조성물>
(적색 착색 조성물(RP-1)의 제작)
하기에 나타내는 배합 조성의 혼합물을 균일하게 교반 혼합하고, 직경 0.5mm의 산화 지르코늄 비즈를 이용하여, 아이거-밀(아이거-재팬사제 「미니 모델 M-250 MKII」)로 5시간 분산한 후, 5μm의 필터로 여과하여 적색 착색 조성물(RP-1)을 제작하였다.
적색 착색제(C.I. 피그먼트 레드 254) 8.5부
적색 착색제(C.I. 피그먼트 레드 177) 3.5부
수지형 분산제(치바·재팬사제 「EFKA4300」) 1.0부
바인더 수지(C-4) 35.0부
프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 52.0부
(적색 감광성 착색 조성물(RR-1)의 조제)
하기 조성의 혼합물을 균일하게 되도록 교반 혼합한 후, 1μm의 필터로 여과하여 적색 감광성 착색 조성물(RR-1)을 제작하였다.
적색 착색 조성물(RP-1) 42.0부
바인더 수지(C-4) 13.2부
광중합성 단량체(토아고세이샤제 「아로닉스 M400」) 2.8부
광중합 개시제(치바·재팬사제 「이르가큐아 907」) 2.0부
증감제(호도가야 카가쿠 고교사제 「EAB-F」) 0.4부
에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 39.6부
(청색 착색 조성물(BP-1)의 조제)
하기에 나타내는 배합 조성의 혼합물을 균일하게 교반 혼합하고, 직경 0.1mm의 산화 지르코늄 비즈를 이용하여, 아이거-밀(아이거-재팬사제 「미니 모델 M-250 MKII」)로 5시간 분산한 후, 5μm의 필터로 여과하여 청색 착색 조성물(BP-1)을 제작하였다.
청색 착색제(C.I. 피그먼트 블루 15:6) 7.2부
보라색 착색제(C.I. 피그먼트 바이올렛 23) 4.8부
수지형 분산제(치바·재팬사제 「EFKA4300」) 1.0부
바인더 수지(C-4) 35.0부
프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 52.0부
(청색 감광성 착색 조성물(BR-1)의 조제)
하기 조성의 혼합물을 균일하게 되도록 교반 혼합한 후, 1μm의 필터로 여과하여 청색 감광성 착색 조성물(BR-1)을 제작하였다.
청색 착색 조성물(BP-1) 34.0부
바인더 수지(C-4) 15.2부
광중합성 단량체(토아고세이샤제 「아로닉스 M400」) 3.3부
광중합 개시제(치바·재팬사제 「이르가큐아 907」) 2.0부
증감제(호도가야 카가쿠 고교사제 「EAB-F」) 0.4부
에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 45.1부
유리 기판상에 블랙 매트릭스를 패턴 가공하고, 상기 기판상에 스핀 코터로 적색 감광성 착색 조성물(RR-1)을 x=0.640, y=0.330이 되는 것 같은 막의 두께에 도포하여 착색 피막을 형성하였다. 상기 피막에 포토마스크를 통과시키고, 초고압 수은 램프를 이용하여 300mJ/cm2의 자외선을 조사하였다. 이어서 0.2%의 탄산나트륨 수용액으로 이루어지는 알칼리 현상액으로 스프레이 현상하고 미노광 부분을 없앤 후, 이온 교환수로 세정하고, 이 기판을 230℃에서 20분 가열하여 적색 필터 세그먼트를 형성하였다. 같은 방법으로, 녹색의 감광성 착색 조성물 1(GR-1)을 x=0.290, y=0.600이 되는 것 같은 막의 두께로 청색 감광성 착색 조성물(BR―1)을 이용하여 x=0.150, y=0.060이 되는 것 같은 막의 두께로 각각 도포하고, 녹색 필터 세그먼트, 청색 필터 세그먼트를 형성하여 칼라 필터를 얻었다.
감광성 착색 조성물 1(GR-1)을 이용함으로써, 고명도임과 동시에, 고대비인 칼라 필터를 제작하는 것이 가능하였다.
<<실시형태 IV>>
수지의 중량평균 분자량(Mw)의 측정법은 이하와 같다.
(수지의 중량평균 분자량(Mw)의 측정법)
수지의 중량평균 분자량(Mw)은, TSKgel 컬럼(토소사제)을 이용하고, RI검출기를 갖춘 GPC(토소사제, HLC-8120 GPC)로 전개 용매에 THF를 이용하여 측정한 폴리스틸렌 환산의 중량평균 분자량(Mw)이다.
계속해서, 실시예 및 참고예에 이용한 바인더 수지 용액, 색소유도체, 착색제, 녹색 착색 조성물 및 청색 착색 조성물의 제조 방법에 대하여 설명한다.
<바인더 수지 용액의 제조 방법>
(아크릴 수지 용액 1의 조제)
세퍼러블 4구 플라스크에 온도계, 냉각관, 질소 가스 도입관, 적하관 및 교반장치를 설치한 반응용기에 시클로헥사논 196부를 넣고 80℃로 온도를 상승시키고, 반응용기 내를 질소 치환한 후, 적하관으로부터 n-부틸메타크릴레이트 37.2부, 2-히드록시에틸메타크릴레이트 12.9부, 메타크릴산 12.0부, 파라쿠밀페놀에틸렌옥사이드 변성 아크릴레이트(토아고세이 가부시키가이샤제 「아로닉스 M110」) 20.7부, 2,2'-아조비스이소부틸로니트릴 1.1부의 혼합물을 2시간에 걸쳐 적하하였다. 적하 종료 후, 3시간 더 반응을 계속하여 아크릴 수지의 용액을 얻었다. 실온까지 냉각시킨 후, 수지 용액 약 2부를 샘플링하여 180℃, 20분 가열 건조하여 불휘발분을 측정하고, 먼저 합성한 수지 용액에 불휘발분이 20질량%가 되도록 메톡시프로필아세테이트를 첨가하여 아크릴 수지 용액 1을 조제하였다. 중량평균 분자량(Mw)은 26000이었다.
(아크릴 수지 용액 2의 조제)
세퍼러블 4구 플라스크에 온도계, 냉각관, 질소 가스 도입관, 적하관 및 교반장치를 설치한 반응용기에 시클로헥사논 207부를 넣고, 80℃로 온도를 상승시키고, 반응용기 내를 질소 치환한 후, 적하관으로부터 메타크릴산 20부, 파라쿠밀페놀에틸렌옥사이드 변성 아크릴레이트(토아고세이샤제 아로닉스 M110) 20부, 메타크릴산메틸 45부, 2-히드록시에틸메타크릴레이트 8.5부 및 2,2'-아조비스이소부틸로니트릴 1.33부의 혼합물을 2시간에 걸쳐 적하하였다. 적하 종료 후, 3시간 더 반응을 계속하여 공중합체 수지 용액을 얻었다. 이어서, 얻어진 공중합체 용액의 전량에 대하여, 질소 가스를 정지시키고 건조공기를 1시간 주입하면서 교반한 후에, 실온까지 냉각한 후, 2-메타크릴로일옥시에틸이소시아네이트(쇼와덴코사제 카렌츠 MOI) 6.5부, 라우린산디부틸주석 0.08부, 시클로헥사논 26부의 혼합물을 70℃에서 3시간에 걸쳐 적하하였다. 적하 종료 후, 1시간 더 반응을 계속하여 아크릴 수지의 용액을 얻었다. 실온까지 냉각시킨 후, 수지용액 약 2부를 샘플링하여 180℃, 20분 가열 건조하여 불휘발분을 측정하고, 먼저 합성한 수지 용액에 불휘발분이 20질량%가 되도록 시클로헥사논을 첨가하여 아크릴 수지용액 2를 조제하였다. 중량평균 분자량(Mw)은 18000이었다.
<색소유도체의 제조 방법>
(색소유도체 1의 제조)
특허 제4585781호 공보에 기재된 합성방법에 따라, 색소유도체(1)를 얻었다.
색소유도체(1)
[화학식 43]
<착색제의 제조 방법>
(키노프탈론 화합물(1)의 제조)
특개 2008-81566호 공보에 기재된 합성방법에 따라, 키노프탈론 화합물(1)을 얻었다. TOF-MS에 의한 질량 분석의 결과, 키노프탈론 화합물(1)인 것을 동정하였다.
[화학식 44]
(키노프탈론 화합물(2)의 제조)
안식향산메틸 200부에 8-아미노퀴날딘 40부, 2,3-나프탈렌디카르본산 무수물 150부, 안식향산 154부를 더하고, 180℃로 가열하여 4시간 교반하였다. 나아가서 실온까지 냉각 후, 반응 혼합물을 아세톤 5440부에 투입하고, 실온하에서 1시간 교반하였다. 생성물을 여과한 뒤 구별하고, 메탄올 세정 및 건조를 실시하고, 식(A-3)에 나타나는 특정 키노프탈론 안료 116부를 얻었다. TOF-MS에 의한 질량 분석의 결과, 식(A-3)의 키노프탈론 안료인 것을 동정하였다.
계속해서, 식(A-3)의 키노프탈론 안료를 원료로 하여 특개 2008-81566호 공보에 기재된 합성방법에 따라서, 키노프탈론 화합물(1)의 합성과 같은 방법으로 키노프탈론 화합물(2)를 얻었다. TOF-MS에 의한 질량 분석의 결과, 키노프탈론 화합물(2)인 것을 동정하였다.
[화학식 45]
(키노프탈론 화합물(3)의 제조)
8-히드록시-2-메틸퀴놀린 20부와 나프탈렌디카르본산 무수물 25부, 안식향산 300부를 혼합하고, 200℃에서 7시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올을 1000부 더하여 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 나아가서 고체를 메탄올 2000부 안에 넣고 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조하여 키노프탈론 화합물(3)을 37부 얻었다. TOF-MS에 의한 질량 분석의 결과, 키노프탈론 화합물(3)인 것을 동정하였다.
[화학식 46]
(황색 착색제(YA-1)의 제조)
안식향산메틸 300부에 키노프탈론 화합물(1) 100부, 2,3-나프탈렌디카르본산 무수물 70부 및 안식향산 143부를 더하고, 180℃로 가열하여 4시간 반응시켰다. TOF-MS에 의하여, 식(A-1)에 나타나는 특정 키노프탈론 안료의 생성 및 원료인 키노프탈론 화합물(1)의 소실을 확인하였다. 또한, 실온까지 냉각 후, 반응 혼합물을 아세톤 3130부에 투입하고, 실온하에서 1시간 교반하였다. 생성물을 여과한 뒤 구별하고, 메탄올로 세정, 건조하여 식(A-1)에 나타나는 특정 키노프탈론 안료 120부를 얻었다. TOF-MS에 의한 질량 분석의 결과, 식(A-1)의 키노프탈론 안료인 것을 동정하였다.
[화학식 47]
계속해서, 식(A-1)의 키노프탈론 안료 100부, 염화나트륨 1200부 및 디에틸렌글리콜 120부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠사제)에 넣고, 60℃에서 6시간 혼련하였다. 얻어진 혼련물을 3리터의 온수에 투입하고 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 98부의 황색 착색제(YA-1)를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 31.3nm였다.
(황색 착색제(YA-2)의 제조)
식(A-1)의 키노프탈론 안료 50부, C.I. 피그먼트 옐로우 138(BASF사제 「파리오톨 옐로우-K0960-HD」) 50부, 염화나트륨 1200부 및 디에틸렌글리콜 120부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠사제)에 넣고, 60℃에서 8시간 혼련하였다. 이어서, 이 혼련물을 온수에 투입하고, 약 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 황색 착색제(YA-2) 97부를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 30.2nm였다.
(황색 착색제(YA-3)의 제조)
안식향산메틸 300부에 키노프탈론 화합물(2) 100부, 테트라클로로무수프탈산 108부 및 안식향산 143부를 더하여 180℃로 가열하고, 4시간 반응시켰다. 나아가서 실온까지 냉각 후, 반응 혼합물을 아세톤 3510부에 투입하고, 실온하에서 1시간 교반하였다. 생성물을 여과한 뒤 구별하고, 메탄올 세정 및 건조를 실시하여, 식(A-2)에 나타나는 특정 키노프탈론 안료 118부를 얻었다. TOF-MS에 의한 질량 분석의 결과, 식(A-2)의 키노프탈론 안료인 것을 동정하였다.
[화학식 48]
계속해서, 식(A-2)의 키노프탈론 안료 100부, 염화나트륨 1200부 및 디에틸렌글리콜 120부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠사제)에 넣고, 60℃에서 6시간 혼련하였다. 얻어진 혼련물을 3리터의 온수에 투입하고, 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 98부의 황색 착색제(YA-3)를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 31.1nm였다.
(황색 착색제(YA-4)의 제조)
식(A-2)의 키노프탈론 안료 50부, C.I. 피그먼트 옐로우 138(BASF사제 「파리오톨 옐로우-K0960-HD」) 50부, 염화나트륨 1200부 및 디에틸렌글리콜 120부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠사제)에 넣고, 60℃에서 8시간 혼련하였다. 이어서, 이 혼련물을 온수에 투입하고, 약 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 황색 착색제(YA-4) 97부를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 30.2nm였다.
(황색 착색제(YA-5)의 제조)
식(A-2)의 키노프탈론 안료 20부, C.I. 피그먼트 옐로우 138(BASF사제 「파리오톨 옐로우-K0960-HD」) 80부, 염화나트륨 1200부 및 디에틸렌글리콜 120부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠사제)에 넣고, 60℃에서 8시간 혼련하였다. 이어서, 이 혼련물을 온수에 투입하고, 약 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 황색 착색제(YA-5) 96부를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 29.7nm였다.
(황색 착색제(YA-6)의 제조)
식(A-3)의 키노프탈론 안료 100부, 염화나트륨 1200부 및 디에틸렌글리콜 120부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠사제)에 넣고, 60℃에서 8시간 혼련하였다. 이어서, 이 혼련물을 온수에 투입하고, 약 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 황색 착색제(YA-6) 97부를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 34.1nm였다.
[화학식 49]
(황색 착색제(YA-7)의 제조)
안식향산메틸 300부에 키노프탈론 화합물(2) 100부, 테트라브로모무수프탈산 176부 및 안식향산 143부를 더하여 180℃로 가열하고, 6시간 반응시켰다. 나아가서 실온까지 냉각 후, 반응 혼합물을 아세톤 7190부에 투입하고, 실온하에서 1시간 교반하였다. 생성물을 여과한 뒤 구별하고, 메탄올의 세정 및 건조를 실시하여 식(A-5)에 나타나는 특정 키노프탈론 안료 138부를 얻었다. TOF-MS에 의한 질량 분석의 결과, 식(A-5)의 키노프탈론 안료인 것을 동정하였다.
[화학식 50]
계속해서, 식(A-5)의 키노프탈론 안료 100부, 염화나트륨 1200부 및 디에틸렌글리콜 120부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠사제)에 넣고, 60℃에서 8시간 혼련하였다. 얻어진 혼련물을 3리터의 온수에 투입하고, 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 97부의 황색 착색제(YA-7)를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 28.3nm였다.
(황색 착색제(YA-8)의 제조)
식(A-5)의 키노프탈론 안료 50부, C.I. 피그먼트 옐로우 138(BASF사제 「파리오톨 옐로우-K0960-HD」) 50부, 염화나트륨 1200부 및 디에틸렌글리콜 120부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠사제)에 넣고, 60℃에서 8시간 혼련하였다. 이어서, 이 혼련물을 온수에 투입하고, 약 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 황색 착색제(YA-8) 98부를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 28.1nm였다.
(황색 착색제(YB-1)의 제조)
6-헥실-2-메틸퀴놀린 29부와 나프탈렌디카르본산 무수물 25부, 안식향산 300부를 혼합하여, 200℃에서 7시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올을 1000부 더하여 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 나아가서 고체를 메탄올 2000부 안에 넣고 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조하여 식(B-1)에 나타나는 특정 키노프탈론 염료(황색 착색제(YB-1)) 42부를 얻었다. TOF-MS에 의한 질량 분석의 결과, 식(B-1)의 키노프탈론 염료인 것을 동정하였다.
[화학식 51]
(황색 착색제(YB-2)의 제조)
8-(2-에틸헥실옥시)-2-메틸퀴놀린 34부와 나프탈렌디카르본산 무수물 25부, 안식향산 300부를 혼합하고, 200℃에서 7시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올을 1000부 더하여 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 나아가서 고체를 메탄올 2000부 안에 넣고 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조시키고, 식(B-5)에 나타나는 특정 키노프탈론 염료(황색 착색제(YB-2)) 50부를 얻었다. TOF-MS에 의한 질량 분석의 결과, 식(B-5)의 키노프탈론 염료인 것을 동정하였다.
[화학식 52]
(황색 착색제(YB-3)의 제조)
8-(2-에틸헥실옥시)-5-페닐-2-메틸퀴놀린 44부와 나프탈렌디카르본산 무수물 25부, 안식향산 300부를 혼합하여, 200℃에서 7시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올을 1000부 더하여 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 나아가서 고체를 메탄올 2000부 안에 넣고 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조시키고, 식(B-6)에 나타나는 특정 키노프탈론 염료(황색 착색제(YB-3)) 57부를 얻었다. TOF-MS에 의한 질량 분석의 결과, 식(B-6)의 키노프탈론 염료인 것을 동정하였다.
[화학식 53]
(황색 착색제(YB-4)의 제조)
8-도데카옥시-5-브로모-2-메틸퀴놀린 46부와 나프탈렌디카르본산 무수물 25부, 안식향산 300부를 혼합하고, 200℃에서 7시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올을 1000부 더하여 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 또한, 고체를 메탄올 2000부 안에 넣고 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조시키고, 식(B-8)에 나타나는 특정 키노프탈론 염료(황색 착색제(YB-4)) 46부를 얻었다. TOF-MS에 의한 질량 분석의 결과, 식(B-8)의 키노프탈론 염료인 것을 동정하였다.
[화학식 54]
(황색 착색제(YB-5)의 제조)
6-(2-에틸헥실옥시)-2-메틸퀴놀린 34부와 나프탈렌디카르본산 무수물 25부, 안식향산 300부를 혼합하여, 200℃에서 7시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올을 1000부 더하고 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 또한, 고체를 메탄올 2000부 안에 넣고, 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조시키고, 식(B-10)에 나타나는 특정 키노프탈론 염료(황색 착색제(YB-5)) 43부를 얻었다. TOF-MS에 의한 질량 분석의 결과, 식(B-10)의 키노프탈론 염료인 것을 동정하였다.
[화학식 55]
(황색 착색제(YB-6)의 제조)
6-(2-에톡시에톡시)-2-메틸퀴놀린 29부와 나프탈렌디카르본산 무수물 25부, 안식향산 300부를 혼합하여, 200℃에서 7시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올을 1000부 더하여 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 또한, 고체를 메탄올 2000부 안에 넣고 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조시켜서, 식(B-11)에 나타나는 특정 키노프탈론 염료(황색 착색제(YB-6)) 39부를 얻었다. TOF-MS에 의한 질량 분석의 결과, 식(B-11)의 키노프탈론 염료인 것을 동정하였다.
[화학식 56]
(황색 착색제(YB-7)의 제조)
6-(2-(1,3-디옥산-2-일)에톡시)-2-메틸퀴놀린 34부와 나프탈렌디카르본산 무수물 25부, 안식향산 300부를 혼합하고, 200℃에서 7시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올을 1000부 더하여 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 또한, 고체를 메탄올 2000부 안에 넣고 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조시켜서, 식(B-12)에 나타나는 특정 키노프탈론 염료(황색 착색제(YB-7)) 33부를 얻었다. TOF-MS에 의한 질량 분석의 결과, 식(B-12)의 키노프탈론 염료인 것을 동정하였다.
[화학식 57]
(황색 착색제(YB-8)의 제조)
4-(2-에틸헥실옥시)-2-메틸퀴놀린 34부와 나프탈렌디카르본산 무수물 25부, 안식향산 300부를 혼합하여, 200℃에서 7시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올을 1000부 더하여 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 또한, 고체를 메탄올 2000부 안에 넣고 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조시키고, 식(B-13)에 나타나는 특정 키노프탈론 염료(황색 착색제(YB-8)) 42부를 얻었다. TOF-MS에 의한 질량 분석의 결과, 식(B-13)의 키노프탈론 염료인 것을 동정하였다.
[화학식 58]
(황색 착색제(YB-9)의 제조)
N,N-디메틸아세트아미드 200부에, 키노프탈론 화합물(3)을 20부 혼합하고, 수산화나트륨 3부, 2-에틸헥실-4-브로모낙산 18부를 더 혼합하여, 90℃에서 1시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올 1000부, 물 1000부를 더하여 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 또한, 고체를 메탄올 1000부 안에 넣고 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조시키고, 식(B-27)에 나타나는 특정 키노프탈론 염료(황색 착색제(YB-9)) 16부를 얻었다. TOF-MS에 의한 질량 분석의 결과, 식(B-27)의 키노프탈론 염료인 것을 동정하였다.
[화학식 59]
(황색 착색제(YB-10)의 제조)
N,N-디메틸아세트아미드 200부에, 키노프탈론 화합물(3)을 20부 혼합하고, 수산화나트륨 3부, 2-에틸헥실-5-브로모길초산 19부를 더 혼합하여, 90℃에서 1시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올 1000부, 물 1000부를 더하고 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 또한, 고체를 메탄올 1000부 안에 넣어 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조시키고, 식(B-28)에 나타나는 특정 키노프탈론 염료(황색 착색제(YB-10)) 20부를 얻었다. TOF-MS에 의한 질량 분석의 결과, 식(B-28)의 키노프탈론 염료인 것을 동정하였다.
[화학식 60]
(황색 착색제(YB-11)의 제조)
N,N-디메틸아세트아미드 200부에, 시판품인 C.I. 디스파즈 옐로우 160을 20부 혼합하고, 수산화나트륨 3부, 2-에틸헥실-4-브로모낙산 18부를 더 혼합하여 90℃에서 1시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올 1000부, 물 1000부를 더하여 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 또한, 고체를 메탄올 1000부 안에 넣고 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조시키고, 식(B-30)에 나타나는 특정 키노프탈론 염료(황색 착색제(YB-11)) 20부를 얻었다. TOF-MS에 의한 질량 분석의 결과, 식(B-30)의 키노프탈론 염료인 것을 동정하였다.
[화학식 61]
(황색 착색제(YC-1)의 제조)
C.I. 피그먼트 옐로우 138(BASF사제 상품명 파리오톨 옐로우-K0961HD) 100부, 염화나트륨 1200부 및 디에틸렌글리콜 120부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠제)에 넣고, 70℃에서 6시간 혼련하였다. 이 혼련물을 온수에 투입하고, 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 황색 착색제(YC-1) 98부를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 35.5nm였다.
(녹색 착색제(GC-1)의 제조)
C.I. 피그먼트 그린 58(DIC사제 「FASTGEN GREEN A110」) 100부, 염화나트륨 1200부 및 디에틸렌글리콜 120부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠제)에 넣고, 70℃에서 6시간 혼련하였다. 이 혼련물을 온수에 투입하고, 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 녹색 착색제(GC-1) 97부를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 28.2nm였다.
(청색 착색제(BC-1)의 제조)
반응용기 안에서 n-아밀알코올 1250부에, 프탈로디니트릴 225부, 염화알루미늄 무수물 78부를 첨가하고, 교반하였다. 여기에 DBU(1,8-Diazabicyclo[5. 4. 0]undec-7-ene) 266부를 더하여 온도를 상승시키고, 136℃에서 5시간 환류시켰다. 교반한 채로 30℃까지 냉각시킨 반응용액을, 메탄올 5000부, 물 10000부의 혼합용매 중에 교반하에 주입하고, 청색의 현탁액을 얻었다. 이 현탁액을 여과하고, 메탄올 2000부, 물 4000부의 혼합 용매로 세정하고 건조하여, 135부의 클로로알루미늄프탈로시아닌을 얻었다. 또한, 반응용기 안에서 클로로알루미늄프탈로시아닌 100부를 천천히 농황산 1200부에, 실온에서 더하였다. 40℃, 3시간 교반하고, 3℃의 냉수 24000부에 황산용액을 주입하였다. 청색의 석출물을 여과, 수세하고, 건조시켜서, 알루미늄프탈로시아닌(1)을 102부 얻었다.
[화학식 62]
계속해서, 반응용기 안에서 메탄올 1000부에 알루미늄프탈로시아닌(1) 100부와 인산디페닐 49.5부를 더하고 40℃로 가열하여, 8시간 반응시켰다. 이것을 실온까지 냉각시킨 후, 생성물을 여과하고, 메탄올로 세정 후, 건조시켜서 알루미늄프탈로시아닌(2)를 114부 얻었다.
[화학식 63]
또한, 솔트밀링 처리를 실시하였다. 알루미늄프탈로시아닌(2) 100부, 염화나트륨 1200부 및 디에틸렌글리콜 120부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠제)에 넣고, 70℃에서 6시간 혼련하였다. 이 혼련물을 온수에 투입하고, 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 청색 착색제(BC-1) 98부를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 31.2nm였다.
<녹색 및 청색 착색 조성물의 제조 방법>
(녹색 착색 조성물(DG-1)의 제작)
하기 조성의 혼합물을 균일하게 되도록 교반 혼합한 후, 직경 0.5mm의 산화 지르코늄 비즈를 이용하고, 미디어형 습식 분산기로서 아이거-밀(아이거-재팬사제 「미니 모델 M-250 MKII」)을 이용하여 5시간 분산한 후, 5μm의 필터로 여과하여 녹색 착색 조성물(DG-1)을 제작하였다.
녹색 착색제(GC-1) 10.0부
수지형 분산제(치바·재팬사제 「EFKA4300」) 2.0부
아크릴 수지 용액 1 40.0부
프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 48.0부
(청색 착색 조성물(DB-1)의 제작)
하기 조성의 혼합물을 균일하게 되도록 교반 혼합한 후, 직경 0.5mm의 산화 지르코늄 비즈를 이용하고, 미디어형 습식 분산기로서 아이거-밀(아이거-재팬사제 「미니 모델 M-250 MKII」)을 이용하여 5시간 분산한 후, 5μm의 필터로 여과하여 청색 착색 조성물(DB-1)을 제작하였다.
청색 착색제(BC-1) 10.0부
수지형 분산제(빅그케미사제 「BYK-LPN6919」) 5.0부
아크릴 수지 용액 1 35.0부
프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 50.0부
<황색 착색 조성물의 제조 방법>
[실시예 1]
(황색 착색 조성물(DY-1)의 제작)
하기 조성의 혼합물을 균일하게 되도록 교반 혼합한 후, 직경 0.5mm의 산화 지르코늄 비즈를 이용하고, 미디어형 습식 분산기로서 아이거-밀(아이거-재팬사제 「미니 모델 M-250 MKII」)을 이용하여 5시간 분산한 후, 5μm의 필터로 여과하여 황색 착색 조성물(DY-1)을 제작하였다.
황색 착색제(YA-1) 4.8부
황색 착색제(YB-1) 4.8부
색소유도체(1) 0.4부
수지형 분산제(아지노모토 파인 테크노사제 「PB821」) 2.0부
아크릴 수지 용액 1 40.0부
시클로헥사논 24.0부
프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 24.0부
[실시예 2~33, 참고예 1~5]
(황색 착색 조성물(DY-2~38))
황색 착색제의 종류와 배합량을 표 1에 나타내는 대로 변경한 것 외에는, 실시예 1의 황색 착색 조성물(DY-1)과 같게 하여 황색 착색 조성물(DY-2~38)을 얻었다. 또한, 황색 착색제의 합계 함유량은 모두 9.6부이다.
황색 착색제(YC-2);시판품인 C.I. 디스파즈 옐로우 54
황색 착색제(YC-3);시판품인 C.I. 디스파즈 옐로우 64
<황색 착색 조성물의 평가>
얻어진 황색 착색 조성물(DY-1~38)을 이용하여 제작한 황색 도막의 분광 투과율, 명암비, 착색력, 내열성 및 내광성의 평가를 하기의 방법으로 실시하였다. 표 2에 평가 결과를 나타낸다.
(분광 투과율 평가)
황색 착색 조성물(DY-1~38)을 100mm×100mm, 1.1mm 두께의 유리 기판상에 스핀 코터를 이용하여 도포하고, 그 다음 70℃에서 20분 건조하고, 이어서 220℃에서 20분간 가열, 방랭함으로써 도막 기판을 제작하였다. 제작한 도막 기판은 220℃에서의 열처리 후에, 450nm의 투과율이 5%가 되도록 하여 현미분광광도계(올림퍼스 코가쿠사 「OSP-SP100」)를 이용하여 500nm와 550nm의 분광 투과율을 측정하였다. 500nm와 550nm의 투과율이 높을수록 명도가 양호해진다. 500nm와 550nm의 분광 투과율은, 하기 기준에 따라 판정하였다.
○:99% 이상
△:97 이상, 99% 미만
×:97% 미만
(명암비 평가)
액정 디스플레이용 백 라이트 유닛으로부터 나온 빛은 편광판을 통과하여 편광되고, 유리 기판상에 도포된 착색 조성물의 도막을 통과하여, 다른 한편의 편광판에 도달한다. 이때, 편광판과 편광판의 편광면이 병행이면, 빛은 편광판을 투과하지만, 편광면이 직교하고 있는 경우에는 빛은 편광판에 의해 차단된다. 그러나, 편광판에 의해 편광된 빛이 착색 조성물의 도막을 통과할 때에, 착색제 입자에 의해 산란 등이 일어나고, 편광면의 일부에 어긋남이 생기면, 편광판이 병행일 때는 투과하는 빛의 양이 줄고, 편광판이 직교일 때는 일부의 빛이 투과한다. 이 투과광을 편광판상의 휘도로서 측정하고, 편광판이 병행일 때의 휘도와 직교일 때의 휘도의 비를, 명암비로서 산출하였다.
(명암비)=(병행일 때의 휘도)/(직교일 때의 휘도)
따라서, 도막 중의 착색제에 의해 산란이 일어나면, 병행일 때의 휘도가 저하함과 동시에, 직교일 때의 휘도가 증가하기 때문에, 명암비가 낮아진다. 또한, 휘도계로서는 색채휘도계(탑콘사제 「BM-5A」), 편광판으로서는 편광판(닛토덴코사제 「NPF-G1220DUN」)을 이용하였다. 측정에 즈음해서는, 측정 부분에 1cm 각의 구멍을 낸 흑색 마스크를 통과시켜서 측정하였다.
또한, 명암비 평가에 이용하는 도막기판은 황색 착색 조성물(DY-1~38)을 100mm×100mm, 1.1mm 두께의 유리 기판상에 스핀 코터를 이용하여 도포하고, 그 다음 70℃에서 20분 건조하며, 이어서 220℃에서 20분간 가열, 방랭함으로써 제작하였다. 제작한 도막기판은, 220℃에서의 열처리 후에 C광원에서 x=0.440의 색도에 맞도록 하였다. 명암비는 하기 기준에 따라 판정하였다.
○:3000 이상
△:2000 이상, 3000 미만
×:2000 미만
(착색력 평가)
명암비 평가에 이용했던 것과 동일한 도막을 이용하여, x(C)=0.440의 색도를 나타냈을 때의 막의 두께를 측정하여, 하기 기준에 따라 판정하였다. x(C)=0.440의 색도를 부여하는 막의 두께가 얇을수록, 착색력이 크다는 것을 나타내고, 우수하다고 할 수 있다.
○:2.0 미만[μm]
△:2.0 이상~3.0 미만[μm]
×:3.0 이상[μm]
(내열성 평가)
황색 착색 조성물(DY-1~38)을 100mm×100mm, 1.1mm 두께의 유리 기판상에 스핀 코터를 이용하여 도포하고, 그 다음에 70℃에서 20분 건조하고, 이어서 220℃에서 20분간 가열, 방랭함으로써 도막 기판을 제작하였다. 제작한 도막 기판은 220℃에서의 열처리 후에, C광원에서 x=0.440의 색도에 맞도록 하였다. 얻어진 도막의 C광원에서의 색도([L*(1), a*(1), b*(1)])를 현미분광광도계(올림퍼스 코가쿠사 「OSP-SP100」)를 이용하여 측정하였다. 그 후, 내열성 시험으로서 230℃에서 1시간 가열하고, C광원에서의 색도([L*(2), a*(2), b*(2)])를 측정하고, 하기 계산식에 따라서 색차 ΔEab*를 구하고, 하기의 3 단계로 평가하였다.
ΔEab* = √((L*(2)- L*(1))2+ (a*(2)- a*(1))2+( b*(2)- b*(1))2)
○:ΔEab*가 5.0 미만
△:ΔEab*가 5.0 이상, 10.0 미만
×:ΔEab*가 10.0 이상
(내광성 평가)
내열성 평가 때와 동일한 방법으로 도막기판을 제작하고, C광원에서의 색도([L*(1), a*(1), b*(1)])를 현미분광광도계(올림퍼스 코가쿠사 「OSP-SP100」)를 이용하여 측정하였다. 계속해서, 그 기판상에 자외선 차단 필터(호야사제 「COLORED OPTICAL GLASS L38」)를 붙이고, 470W/m2의 크세논램프를 이용하여 자외선을 100시간 조사한 후, C광원에서의 색도([L*(2), a*(2), b*(2)])를 측정하고, 상기 계산식에 의해 색차 ΔEab*를 구하고, 내열성 때와 동일한 기준으로 평가하였다.
표 2에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 특징인 착색제로서 일반식(1)에 나타나는 키노프탈론 안료와 일반식(6)에 나타나는 키노프탈론 염료를 함유하는 실시예의 황색 착색 조성물은, 분광 투과율, 명암비 및 착색력이 뛰어나고, 도막의 내열성 및 내광성도 문제없는 결과였다.
한편, 참고예 1~3의 황색 착색 조성물(DY-34~36)은 명도가 낮은 결과였다. 특정 키노프탈론 염료를 단독으로 사용하고 C.I. 피그먼트 옐로우 138과 병용한 참고예 4, 5의 황색 착색 조성물(DY-37, 38)은 명도는 양호하지만 명암비가 낮은 결과였다. 또한, 기존의 안료인 C.I. 피그먼트 옐로우 138을 단독으로 사용한 참고예 1의 황색 착색 조성물(DY-34)은, 명도가 낮은 점 외에 착색력이 낮다고 하는 문제가 있었다. 키노프탈론 염료[B]가 아닌 C.I. 디스파즈 옐로우 54 및 C.I. 디스파즈 옐로우 64를 사용한 참고예 2,3의 황색 착색 조성물(DY-35, 36)은, 명암비, 내열성 및 내광성이 나쁜 결과였다.
<녹색 감광성 착색 조성물의 제조 방법>
[실시예 34]
(녹색 감광성 착색 조성물(RG-1))
하기 조성의 혼합물을 균일하게 교반 혼합한 후, 1.0μm의 필터로 여과하여 녹색 감광성 착색 조성물(RG-1)을 얻었다.
녹색 착색 조성물(DG-1) 23.5부
황색 착색 조성물(DY-1) 21.5부
아크릴 수지 용액 2 2.0부
광중합성 단량체(토아고세이샤제 「아로닉스 M402」) 4.4부
광중합 개시제(치바·재팬사제 「이르가큐아 OXE02」) 1.2부
시클로헥사논 20.0부
프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 27.4부
[실시예 35~70, 참고예 6~15]
(녹색 감광성 착색 조성물(RG-2~47)의 제작)
표 3에 나타낸 황색 착색 조성물, 녹색 착색 조성물 또는 청색 착색 조성물을 사용함과 함께, 도막 평가 시에 C광원에서 x=0.290, y=0.600의 색도에 맞도록 황색 착색 조성물과 녹색 착색 조성물 또는 청색 착색 조성물의 비율을 변경(착색 조성물의 전량이 45부가 되도록 비율을 변경)하는 것 외에는, 감광성 착색 조성물(RG-1)과 같은 방법으로 감광성 착색 조성물(RG-2~47)을 제작하였다.
<녹색 감광성 착색 조성물의 평가>
얻어진 녹색 감광성 착색 조성물(RG-1~47)을 이용하여 제작한 녹색 도막의 명도, 명암비, 착색력, 내열성, 내광성 및 감도의 평가를 하기의 방법으로 실시하였다. 표 4에 평가 결과를 나타낸다.
(명도 평가)
녹색 감광성 착색 조성물(RG-1~47)을 100mm×100mm, 1.1mm 두께의 유리 기판상에 스핀 코터를 이용하여 도포하고, 이어서 70℃에서 20분 건조하고, 초고압 수은 램프를 이용하여 적산광량 150mJ/cm2로 자외선 노광을 실시하고, 23℃의 알칼리 현상액으로 현상하여 도막 기판을 얻었다. 그 다음으로 220℃에서 20분간 가열, 방랭 후, 얻어진 도막 기판의 명도 Y(C)를 현미분광광도계(올림퍼스 코가쿠사 「OSP-SP100」)를 이용하여 측정하였다. 제작한 도막 기판은 220℃에서의 열처리 후에 C광원에서 x=0.290, y=0.600의 색도에 맞도록 하였다. 알칼리 현상액으로서는, 탄산나트륨 1.5질량% 탄산수소나트륨 0.5질량% 음이온계 계면활성제(카오사제 「페리렉스 NBL」) 8.0질량% 및 물 90질량%로 이루어지는 것을 이용하였다. 나아가서 명도의 값에 대하여 하기 기준에 따라 판정하였다.
○:60.5 이상
△:58.5 이상, 60.5 미만
×:58.5 미만
(명암비 평가)
도막 명암비의 측정법에 대해서는, 황색 착색 조성물의 명암비측정과 동일한 방법으로 측정하였다. 명도 평가를 했던 것과 동일한 도막을 이용하여 명암비를 산출하고, 하기 기준에 따라 판정하였다.
○:3500 이상
△:3000 이상, 3500 미만
×:3000 미만
(착색력 평가)
명도 평가를 했던 것과 같은 도막을 이용하여, x(C)=0.290, y(C)=0.600의 색도를 나타냈을 때의 막의 두께를 측정하고, 하기 기준에 따라 판정하였다. x(C)=0.290, y(C)=0.600의 색도를 부여하는 막의 두께가 얇을수록 착색력이 크다는 것을 나타내며, 우수하다고 할 수 있다.
○:2.5 미만[μm]
△:2.5 이상, 3.0 미만[μm]
×:3.0 이상[μm]
(내열성 평가)
녹색 감광성 착색 조성물(RG-1~47)을 100mm×100mm, 1.1mm 두께의 유리 기판상에 스핀 코터를 이용하여 도포하고, 그 다음 70℃에서 20분 건조하고, 초고압 수은 램프를 이용하여 적산광량 150mJ/cm2로 자외선 노광을 실시하고, 23℃의 알칼리 현상액으로 현상하였다. 이어서 220℃에서 20분간 가열, 방랭 후, 도막 기판을 얻었다. 제작한 도막 기판은 220℃에서의 열처리 후에 C광원에서 x=0.290, y=0.600의 색도에 맞도록 하였다. 얻어진 도막의 C광원에서의 색도([L*(1), a*(1), b*(1)])를 현미분광광도계(올림퍼스 코가쿠사 「OSP-SP100」)를 이용하여 측정하였다. 또한, 그 후, 내열성 시험으로서 230℃에서 1시간 가열하여 C광원에서의 색도([L*(2), a*(2), b*(2)])를 측정하고, 하기의 계산식에 따라서 색차 ΔEab*를 구하고, 하기의 3 단계로 평가하였다.
ΔEab* = √((L*(2)-L*(1))2+(a*(2)-a*(1))2+(b*(2)-b*(1))2)
○:ΔEab*가 5.0 미만
△:ΔEab*가 5.0 이상, 10.0 미만
×:ΔEab*가 10.0 이상
(내광성 평가)
내열성 평가 때와 같은 방법으로 도막 기판을 제작하고, C광원에서의 색도([L*(1), a*(1), b*(1)])를 현미분광광도계(올림퍼스 코가쿠사 「OSP-SP100」)를 이용하여 측정하였다. 계속해서, 그 기판상에 자외선 차단 필터(호야사제 「COLORED OPTICAL GLASS L38」)를 붙이고, 470W/m2의 크세논램프를 이용하여 자외선을 100시간 조사한 후, C광원에서의 색도([L*(2), a*(2), b*(2)])를 측정하고, 상기 계산식에 따라서 색차 ΔEab*를 구하고 내열성 때와 같은 기준으로 평가하였다.
(감도 평가)
녹색 감광성 착색 조성물(RG-1~47)을 스핀 코트법에 의해 10cm×10cm의 유리 기판에 도공한 후, 깨끗한 오븐 안에서 70℃에서 15분간 가온하여 용제를 제거하고, 약 2μm의 도막을 얻었다. 이어서, 이 기판을 실온으로 냉각 후, 초고압 수은 램프를 이용하여 100μm폭(정점 200μm) 및 25μm폭(정점 50μm) 스트라이프 패턴의 포토마스크를 통하여 자외선을 노광하였다. 그 후, 이 기판을 23℃의 탄산나트륨 수용액을 이용하여 스프레이 현상을 한 후, 이온 교환수로 세정하고 바람으로 건조하고, 깨끗한 오븐 안에서 220℃에서 20분간 가열하였다. 상기 방법으로 형성된 필터 세그먼트의 100μm 포토마스크 부분에서의 패턴의 막의 두께를 측정하고, 도공 후 막의 두께에 대하여 90% 이상이 되는 최소 노광량을 하기 기준에 따라 판정하였다. 최소 노광량이 적을수록 고감도이며, 양호한 감광성 착색 조성물이라고 할 수 있다.
○:50mJ/cm2 미만
△:50mJ/cm2 이상, 100 mJ/cm2 미만
×:100mJ/cm2 이상
표 4에 나타내는 것처럼, 본 실시형태의 특징인 착색제로서 일반식(1)에 나타나는 키노프탈론 안료와 일반식(6)에 나타나는 키노프탈론 염료를 함유하는 실시예의 녹색 감광성 착색 조성물은 명도, 명암비 및 착색력이 뛰어나고, 도막의 내열성 및 내광성도 문제없는 결과였다. 게다가, 염료를 함유하고 있음에도 불구하고 감도도 양호한 결과였다.
한편, 황색 착색제로서 기존의 안료인 C.I. 피그먼트 옐로우 138을 단독으로 사용한 참고예 6, 11의 녹색 감광성 착색 조성물(RG-38, 43)은 착색력이 낮은 결과였다. 황색 착색제로서 특정 키노프탈론 염료를 단독으로 사용하고 C.I. 피그먼트 옐로우 138과 병용한 참고예 9, 10, 14, 15의 녹색 감광성 착색 조성물(RG-41, 42, 46, 47)은 명도는 양호하지만 저명암비이고, 감도가 나쁜 결과였다. 황색 착색제로서 키노프탈론 염료[B]가 아닌 C.I. 디스파즈 옐로우 54 및 C.I. 디스파즈 옐로우 64를 사용한 참고예 7, 8, 12, 13의 녹색 감광성 착색 조성물(RG-39, 40, 44, 45)은 모든 특성에 있어서 나쁜 결과였다.
<칼라 필터의 제작>
우선, 칼라 필터의 제작에 사용하는 적색 감광성 착색 조성물과 청색 감광성 착색 조성물을 제작하였다.
(적색 감광성 착색 조성물(RR-1)의 제작)
하기 조성의 혼합물을 균일하게 되도록 교반 혼합한 후, 직경 0.5mm의 산화 지르코늄 비즈를 이용하여, 아이거-밀(아이거-재팬사제 「미니 모델 M-250 MKII」)로 5시간 분산한 후, 5.0μm의 필터로 여과하여 적색 착색 조성물(DR-1)을 제작하였다.
적색 안료(C.I. 피그먼트 레드 254) 9.6부
적색 안료(C.I. 피그먼트 레드 177) 2.4부
수지형 분산제(치바·재팬사제 「EFKA4300」) 1.0부
아크릴 수지 용액 1 35.0부
프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 52.0부
계속해서, 하기 조성의 혼합물을 균일하게 되도록 교반 혼합한 후, 1.0μm의 필터로 여과하여 적색 감광성 착색 조성물(RR-1)을 제작하였다.
적색 착색 조성물(DR-1) 42.0부
아크릴 수지 용액 2 13.2부
광중합성 단량체(토아고세이샤제 「아로닉스 M400」) 2.8부
광중합 개시제(치바·재팬사제 「이르가큐아 907」) 2.0부
증감제(호도가야 카가쿠 고교사제 「EAB-F」) 0.4부
에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 39.6부
(청색 감광성 착색 조성물(RB-1)의 제작)
하기 조성의 혼합물을 균일하게 되도록 교반 혼합한 후, 직경 0.5mm의 산화 지르코늄 비즈를 이용하여, 아이거-밀(아이거-재팬사제 「미니 모델 M-250 MKII」)로 5시간 분산한 후, 5.0μm의 필터로 여과하여, 청색 착색 조성물(DB-1)을 제작하였다.
청색 안료(C.I. 피그먼트 블루 15:6) 7.2부
보라색 안료(C.I. 피그먼트 바이올렛 23) 4.8부
수지형 분산제(치바·재팬사제 「EFKA4300」) 1.0부
아크릴 수지 용액 1 35.0부
프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 52.0부
계속해서, 하기 조성의 혼합물을 균일하게 되도록 교반 혼합한 후, 1.0μm의 필터로 여과하여 청색 감광성 착색 조성물(RB-1)을 제작하였다.
청색 착색 조성물(DB-1) 34.0부
아크릴 수지 용액 2 15.2부
광중합성 단량체(토아고세이샤제 「아로닉스 M400」) 3.3부
광중합 개시제(치바·재팬사제 「이르가큐아 907」) 2.0부
증감제(호도가야 카가쿠 고교사제 「EAB-F」) 0.4부
에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 45.1부
(칼라 필터의 제작)
유리 기판상에 블랙 매트릭스를 패턴 가공하고, 상기 기판상에 스핀 코터로 적색 감광성 착색 조성물(RR-1)을 도포하여 착색 피막을 형성하였다. 상기 피막에 포토마스크를 통과시키고, 초고압 수은 램프를 이용하여 150mJ/cm2의 자외선을 조사하였다. 그 다음으로 0.2중량%의 탄산나트륨 수용액으로 이루어지는 알칼리 현상액으로 스프레이 현상하고 미노광 부분을 없앤 후, 이온 교환수로 세정하고 이 기판을 220℃에서 20분 가열하여 적색 필터 세그먼트를 형성하였다. 여기에서, 적색 필터 세그먼트는, 220℃에서의 열처리 후에 C광원에 있어서(이하, 녹색, 청색에도 이용한다) x=0.640, y=0.330의 색도에 맞도록 하였다. 또한, 같은 방법에 의하여, 녹색 필터 세그먼트는 녹색 감광성 착색 조성물(RG-19)을 이용하여 x=0.290, y=0.600의 색도에 맞도록 하고, 청색 필터 세그먼트는 청색 감광성 착색 조성물(RB―1)을 이용하여 x=0.150, y=0.060의 색도에 맞도록 하여, 각 필터 세그먼트를 형성하고 칼라 필터를 얻었다.
녹색 감광성 착색 조성물(RG-19)을 이용함으로써, 칼라 필터의 고명도화 및 높은 명암대비화가 가능해지고, 그 외의 물성에도 문제없이 알맞게 사용할 수 있었다.
<<실시형태 V>>
<키노프탈론 색소의 제조 방법>
[화학식 64]
6-헥실-2-메틸퀴놀린 2.9부와 나프탈렌디카르본산 무수물 2.5부, 안식향산 30부를 혼합하여, 200℃에서 7시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올을 100부 더하여 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 나아가서 고체를 메탄올 200부 안에 넣고 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조하여 4.2부의 생성물을 얻었다. 수율은 82%였다. 질량분석장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=408(분자량 407.5)로 목적물인 것을 확인하였다.
[화학식 65]
6-i-프로필-2-메틸퀴놀린 2.3부와 나프탈렌디카르본산 무수물 2.5부, 안식향산 30부를 혼합하여, 200℃에서 7시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올을 100부 더하고 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 나아가서 고체를 메탄올 200부 안에 넣고 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조하여 3.1부의 생성물을 얻었다. 수율은 67%였다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=366(분자량 365.4)로 목적물인 것을 확인하였다.
[화학식 66]
7-트리플루오로메틸-2-메틸퀴놀린 2.7부와 나프탈렌디카르본산 무수물 2.5부, 안식향산 30부를 혼합하고, 200℃에서 7시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올을 100부 더하여 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 나아가서 고체를 메탄올 200부 안에 넣고 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조하여 2.9부의 생성물을 얻었다. 수율은 58%였다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=392(분자량 391.3)로 목적물인 것을 확인하였다.
[화학식 67]
8-n-부틸옥시-2-메틸퀴놀린 2.7부와 나프탈렌디카르본산 무수물 2.5부, 안식향산 30부를 혼합하고, 200℃에서 7시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올을 100부 더하여 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 나아가서 고체를 메탄올 200부 안에 넣고 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조하여 3.1부의 생성물을 얻었다. 수율은 62%였다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=396(분자량 395.5)으로 목적물인 것을 확인하였다.
[화학식 68]
8-(2-에틸헥실옥시)-2-메틸퀴놀린 3.4부와 나프탈렌디카르본산 무수물 2.5부, 안식향산 30부를 혼합하고, 200℃에서 7시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올을 100부 더하여 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 나아가서 고체를 메탄올 200부 안에 넣고 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조하여 5.0부의 생성물을 얻었다. 수율은 88%였다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=452(분자량 451.5)로 목적물인 것을 확인하였다.
[화학식 69]
8-(2-에틸헥실옥시)-5-페닐-2-메틸퀴놀린 4.4부와 나프탈렌디카르본산 무수물 2.5부, 안식향산 30부를 혼합하여, 200℃에서 7시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올을 100부 더하여 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 나아가서 고체를 메탄올 200부 안에 넣고 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조하여 5.7부의 생성물을 얻었다. 수율은 85%였다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=528(분자량 527.7)로 목적물인 것을 확인하였다.
[화학식 70]
8-도데카옥시-2-메틸퀴놀린 4.1부와 나프탈렌디카르본산 무수물 2.5부, 안식향산 30부를 혼합하고, 200℃에서 7시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올을 100부 더하여 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 나아가서 고체를 메탄올 200부 안에 넣고 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조하여 3.6부의 생성물을 얻었다. 수율은 57%였다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=508(분자량 507.6)로 목적물인 것을 확인하였다.
[화학식 71]
8-(2-에틸헥실옥시)-5-브로모-2-메틸퀴놀린 4.4부와 나프탈렌디카르본산 무수물 2.5부, 안식향산 30부를 혼합하고, 200℃에서 7시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올을 100부 더하여 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 나아가서 고체를 메탄올 200부 안에 넣고 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조하여 4.1부의 생성물을 얻었다. 수율은 61%였다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=531(분자량 530.5)로 목적물인 것을 확인하였다.
[화학식 72]
6-트리플루오로메틸옥시-2-메틸퀴놀린 2.9부와 나프탈렌디카르본산 무수물 2.5부, 안식향산 30부를 혼합하고, 200℃에서 7시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올을 100부 더하고 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 나아가서 고체를 메탄올 200부 안에 넣고 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조하여 4.3부의 생성물을 얻었다. 수율은 83%였다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=408(분자량 407.3)로 목적물인 것을 확인하였다.
[화학식 73]
6-(2-에틸헥실옥시)-2-메틸퀴놀린 3.4부와 나프탈렌디카르본산 무수물 2.5부, 안식향산 30부를 혼합하고, 200℃에서 7시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올을 100부 더하여 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 또한, 고체를 메탄올 200부 안에 넣고 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조하여 3.9부의 생성물을 얻었다. 수율은 68%였다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=452(분자량 451.5)로 목적물인 것을 확인하였다.
[화학식 74]
6-(2-에톡시에톡시)-2-메틸퀴놀린 2.9부와 나프탈렌디카르본산 무수물 2.5부, 안식향산 30부를 혼합하고, 200℃에서 7시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올을 100부 더하여 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 또한, 고체를 메탄올 200부 안에 넣고 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조하여 3.3부의 생성물을 얻었다. 수율은 64%였다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=412(분자량 411.5)로 목적물인 것을 확인하였다.
[화학식 75]
6-(2-(1,3-디옥산-2-일)에톡시)-2-메틸퀴놀린 3.4부와 나프탈렌디카르본산 무수물 2.5부, 안식향산 30부를 혼합하고, 200℃에서 7시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올을 100부 더하여 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 또한, 고체를 메탄올 200부 안에 넣고 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조하여 3.0부의 생성물을 얻었다. 수율은 53%였다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=454(분자량 453.5)로 목적물인 것을 확인하였다.
[화학식 76]
4-(2-에틸헥실옥시)-2-메틸퀴놀린 3.4부와 나프탈렌디카르본산 무수물 2.5부, 안식향산 30부를 혼합하고, 200℃에서 7시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올을 100부 더하여 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 또한, 고체를 메탄올 200부 안에 넣고 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조하여 4.2부의 생성물을 얻었다. 수율은 74%였다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=452(분자량 451.5)로 목적물인 것을 확인하였다.
[화학식 77]
에틸5-(2-메틸퀴놀린-8-일옥시)펜타노에이트 3.8부와 나프탈렌디카르본산 무수물 2.5부, 안식향산 30부를 혼합하고, 200℃에서 7시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올을 100부 더하고 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 또한, 고체를 메탄올 200부 안에 넣고 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조하여 4.5부의 생성물을 얻었다. 수율은 74%였다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=482(분자량 481.5)로 목적물인 것을 확인하였다.
[화학식 78]
8-히드록시-2-메틸퀴놀린 2.0부와 나프탈렌디카르본산 무수물 2.5부, 안식향산 30부를 혼합하고, 200℃에서 7시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올을 100부 더하여 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 또한, 고체를 메탄올 200부 안에 넣고 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조하여 3.7부의 생성물을 얻었다. 수율은 86%였다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=339(분자량 339.3)로 목적물인 것을 확인하였다.
[화학식 79]
키노프탈론 색소 15 2.0부를 N,N-디메틸아세트아미드 20부에 혼합하고, 수산화나트륨 0.3부, 2-에틸헥실4-브로모낙산 1.8부를 더 혼합하여, 90℃에서 1시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올 100부, 물 100부를 더하여 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 또한, 고체를 메탄올 100부 안에 넣고 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조하여 1.6부의 생성물을 얻었다. 수율은 51%였다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=538(분자량 537.7)로 목적물인 것을 확인하였다.
[화학식 80]
키노프탈론 색소 15 2.0부를 N,N-디메틸아세트아미드 20부에 혼합하고, 수산화나트륨 0.3부, 2-에틸헥실5-브로모길초산 1.9부를 더 혼합하여, 90℃에서 1시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올 100부, 물 100부를 더하여 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 나아가서 고체를 메탄올 100부 안에 넣어 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조하여 2.0부의 생성물을 얻었다. 수율은 62%였다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=552(분자량 551.7)로 목적물인 것을 확인하였다.
[화학식 81]
키노프탈론 색소 15 2.0부를 N,N-디메틸아세트아미드 20부에 혼합하고, 수산화나트륨 0.3부, 2-(2-(2-에틸헥실옥시)에톡시)에틸-2-브로모부타노에이트 2.4부를 더 혼합하여, 100℃에서 2시간 교반하였다. 방랭 후, 반응액을 물 50부에 첨가하고, 클로로포름을 100부 더 첨가하여 유기층을 추출하였다. 유기층에 황산마그네슘을 더하여 건조시키고, 여과한 뒤 구별하여 감압 농축하였다. 얻어진 농축물을 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피(클로로포름/초산에틸=10/1(용적비))로 정제하여 2.8부의 생성물을 얻었다. 수율은 76%였다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=626(분자량 625.8)으로 목적물인 것을 확인하였다.
[화학식 82]
키노프탈론 색소 15 2.0부를 N,N-디메틸아세트아미드 20부에 혼합하고, 수산화나트륨 0.3부, 2-(2-(2-에틸헥실옥시)에톡시)에틸-5-브로모펜타노에이트 2.5부를 더 혼합하여 100℃에서 2시간 교반하였다. 방랭 후, 반응액을 물 50부에 첨가하고, 클로로포름을 100부 더 첨가하여 유기층을 추출하였다. 유기층에 황산마그네슘을 더하여 건조시키고, 여과한 뒤 구별하여 감압 농축하였다. 얻어진 농축물을 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피(클로로포름/초산에틸=10/1(용적비))로 정제하여 2.7부의 생성물을 얻었다. 수율은 72%였다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=640(분자량 639.8)으로 목적물인 것을 확인하였다.
[화학식 83]
키노프탈론 색소 15 2.0부를 N,N-디메틸아세트아미드 20부에 혼합하고, 수산화나트륨 0.3부, 비스(2-에틸헥실)7-옥사비시클로〔4, 1, 0〕헵탄-3,4-디복실레이트 9.7부를 더 혼합하여, 150℃에서 10시간 교반하였다. 방랭 후, 반응액을 물 50부에 첨가하고, 클로로포름을 100부 더 첨가하여 유기층을 추출하였다. 유기층에 황산마그네슘을 더하여 건조시키고, 여과한 뒤 구별하여 감압농축하였다. 얻어진 농축물을 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피(클로로포름/초산에틸=10/1(용적비))로 정제하고 1.3부의 생성물을 얻었다. 수율은 30%였다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=750(분자량 749.9)으로 목적물인 것을 확인하였다.
[화학식 84]
Disperse Yellow 160 2.0부를 N,N-디메틸아세트아미드 20부에 혼합하고, 수산화나트륨 0.3부, 2-에틸헥실4-브로모낙산 1.8부를 더 혼합하여 90℃에서 1시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올 100부, 물 100부를 더하여 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 나아가서 고체를 메탄올 100부 안에 넣고 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조하여 2.0부의 생성물을 얻었다. 수율은 60%였다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=538(분자량 537.7)로 목적물인 것을 확인하였다.
[화학식 85]
특개평 6-009891호 공보의 색소(IV) 합성법을 기초로 하여 합성을 실시하였다.
[화학식 86]
Disperse Yellow 54를 사용하였다.
[화학식 87]
Disperse Yellow 64를 사용하였다.
<아크릴 수지 용액의 조제>
세퍼러블 4구 플라스크에 온도계, 냉각관, 질소 가스 도입관, 교반장치를 설치한 반응용기에 시클로헥사논 70.0부를 넣고, 80℃로 온도를 상승시켜서, 반응용기 내를 질소 치환한 후, 적하관으로부터 n-부틸메타크릴레이트 13.3부, 2-히드록시에틸메타크릴레이트 4.6부, 메타크릴산 4.3부, 파라쿠밀페놀에틸렌옥사이드 변성 아크릴레이트(토아고세이 가부시키가이샤제 「아로닉스 M110」) 7.4부, 2,2'-아조비스 이소부틸로니트릴 0.4부의 혼합물을 2시간에 걸쳐 적하하였다. 적하 종료 후, 3시간 더 반응을 계속하여 중량평균 분자량 26000의 아크릴 수지 용액을 얻었다. 실온까지 냉각시킨 후, 수지 용액 약 2g을 샘플링하여 180℃, 20분 가열 건조하고 불휘발분을 측정하여, 먼저 합성한 수지 용액에 불휘발분이 20중량%가 되도록 메톡시프로필아세테이트를 첨가하여 아크릴 수지 용액을 조제하였다.
여기에서, 아크릴 수지의 중합 평균 분자량(Mw)은 TSKgel컬럼(토소사제)을 이용하고, RI검출기를 구비한 GPC(토소사제, HLC-8120 GPC)로, 전개 용매에 THF를 이용하여 측정한 폴리스틸렌 환산의 중량평균 분자량(Mw)이다.
<안료의 제조 방법>
(청색 안료 1의 제작)
프탈로시아닌계 청색 안료 C.I. 피그먼트 블루 15:6(토요잉크세조 가부시키가이샤제 「LIONOL BLUE ES」) 200부, 염화나트륨 1400부 및 디에틸렌글리콜 360부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠제)에 넣고, 80℃에서 6시간 혼련하였다. 이어서 이 혼련물을 8리터의 온수에 투입하고, 80℃로 가열하면서 2시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 85℃에서 일주야 건조하여 190부의 청색 안료 1을 얻었다. 얻어진 안료의 평균 일차 입자 지름은 79nm였다.
(보라색 안료 1의 제작)
디옥사진계 보라색 안료 C.I. 피그먼트 바이올렛 23(토요잉크세조 가부시키가이샤제 「LIONOGEN VIOLET RL」) 200부, 염화나트륨 1400부 및 디에틸렌글리콜 360부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠제)에 넣고, 80℃에서 6시간 혼련하였다. 이어서 이 혼련물을 8리터의 온수에 투입하고, 80℃로 가열하면서 2시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 85℃에서 일주야 건조하여 190부의 보라색 안료 1을 얻었다. 얻어진 안료의 평균 일차 입자 지름은 28nm였다.
(청색 안료 2의 제작)
유리제 세퍼러블 4구 플라스크에 프탈로니트릴 60.0부와 1-크롤나프탈렌 300부 및 염화알루미늄 15.6부를 넣고, 6시간 환류하에서 교반하였다. 그 후, 가열을 정지하고, 200℃정도까지 방랭 후, 열이 있는 동안 여과하여 열톨루엔 600부, 아세톤 300부를 이용하여 뿌리고 세정하였다. 얻어진 웨트케이크(wet cake)를 톨루엔 250부에 분산시켜, 3시간 교반 환류하였다. 다시, 열이 있는 동안 여과하고, 열톨루엔 600부, 아세톤 300부를 이용하여 뿌리고 세정한 후, 1500부의 이온 교환수에 분산하고, 60~70℃에서 60분간 가열교반하였다. 여과, 수세 후 50℃에서 진공 건조하고, 목적으로 하는 구조를 가지는 청색 고체의 알루미늄프탈로시아닌 안료(AlPc-Cl)를 얻었다. 얻어진 안료 30부를 농황산 1200부에 온도를 5℃정도로 유지하면서 서서히 용해시켜, 이 온도에서 1시간 교반하였다. 이것을 빙수 6000부에 온도가 5℃를 넘지 않도록 교반하면서 더하고, 더하는 과정의 종료 후 1시간 더 교반하였다. 여과, 수세 후, 6500부의 이온 교환수에 재분산하고, 다시 여과하였다. 수세 후 웨트케이크를 4%암모니아수 2500부에 재분산하고 6시간 환류하에 교반하였다. 여과 후, 케이크를 이온 교환수로 세정한 후, 50℃에서 진공 건조시키고, 목적으로 하는 구조를 가지는 청색 고체의 알루미늄프탈로시아닌 안료(AlPc-OH)를 얻었다.
이 (AlPc-OH) 안료 50부, 염화나트륨 150부 및 디에틸렌글리콜 25부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠사제)에 넣고, 120℃에서 6시간 혼련하였다. 이어서, 이 혼련물을 5리터의 온수에 투입하고, 80℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 85℃에서 일주야 건조하여 청색 안료 2를 얻었다. 얻어진 안료의 평균 일차 입자 지름은 28nm였다.
(녹색 안료 1의 제작)
프탈로시아닌계 녹색 안료 C.I. 피그먼트 그린 58(DIC사제 「FASTGEN GREEN A110」)을 시판품인 상태로 이용하였다. 녹색 안료 1의 평균 일차 입자 지름은 22nm였다.
(황색 안료 1의 제작)
키노프탈론계 황색 안료 C.I. 피그먼트 옐로우 138(BASF사제 상품명 파리오톨 옐로우-K0961HD) 270부, 염화나트륨 1350부 및 디에틸렌글리콜 500부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠제)에 넣고, 120℃에서 6시간 혼련하였다. 이어서 이 혼련물을 8리터의 온수에 투입하고, 80℃로 가열하면서 2시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 85℃에서 일주야 건조하여 250부의 황색 안료 3을 얻었다. 얻어진 안료의 평균 일차 입자 지름은 36nm였다.
(황색 안료 2의 제작)
니켈 착화합물계 황색 안료 C.I. 피그먼트 옐로우 150(랑크세스사제 「E-4 GN」) 200부, 염화나트륨 1400부 및 디에틸렌글리콜 360부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠제)에 넣고, 120℃에서 6시간 혼련하였다. 이어서 이 혼련물을 8리터의 온수에 투입하고, 80℃로 가열하면서 2시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 85℃에서 일주야 건조하여 190부의 황색 안료 2를 얻었다. 얻어진 안료의 체적 평균 일차 입자 지름은 67nm였다.
(황색 안료 3의 제작)
이소인돌린계 황색 안료 C.I. 피그먼트 옐로우 139(치바·재팬사제 「이르가포아 옐로우 2R-CF」) 500부, 염화나트륨 500부 및 디에틸렌글리콜 250부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠제)에 넣고, 120℃에서 8시간 혼련하였다. 다음으로, 이 혼련물을 5리터의 온수에 투입하고, 80℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 85℃에서 일주야 건조하여 490부의 황색 안료 1을 얻었다. 얻어진 안료의 평균 일차 입자 지름은 92nm였다.
(적색 안료 1의 제작)
안트라퀴논계 적색 안료 C.I. 피그먼트 레드 177(치바·재팬사제 「크로모후타르렛드 A2B」) 200부, 염화나트륨 1400부 및 디에틸렌글리콜 360부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠제)에 넣고, 80℃에서 6시간 혼련하였다. 이어서, 이 혼련물을 8리터의 온수에 투입하고, 80℃로 가열하면서 2시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 85℃에서 일주야 건조하여 190부의 적색 안료 1을 얻었다. 얻어진 안료의 평균 일차 입자 지름은 54nm였다.
(착색 조성물 Q-1의 제작)
하기 혼합물을 균일하게 되도록 교반 혼합한 후, 직경 0.5mm의 산화 지르코늄 비즈를 이용하여, 아이거-밀(아이거-재팬사제 「미니 모델 M-250 MKII」)로 5시간 분산한 후, 5.0μm의 필터로 여과하여 착색 조성물 Q-1을 제작하였다.
키노프탈론 색소 1 :11.0부
먼저 조정한 아크릴 수지 용액 :40.0부
시클로헥사논 :48.0부
(착색 조성물 Q-2~24의 제작)
이하, 키노프탈론 색소 1을 표 2에 나타내는 키노프탈론 색소로 바꾼 것 외에는, 착색 조성물 Q-1과 같게 하여 착색 조성물 Q-2~24를 제작하였다.
(착색 조성물 DP-1의 제작)
하기 혼합물을 균일하게 되도록 교반 혼합한 후, 직경 0.5mm의 산화 지르코늄 비즈를 이용하여, 아이거-밀(아이거-재팬사제 「미니 모델 M-250 MKII」)로 5시간 분산한 후, 5.0μm의 필터로 여과하여 착색 조성물(DP-1)을 제작하였다.
청색 안료 1 (C.I. 피그먼트 블루 15:6) :11.0부
먼저 조정한 아크릴 수지 용액 :40.0부
프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMAC) :48.0부
수지형 분산제 (치바·재팬사제 「EFKA4300」) :1.0부
(착색 조성물 DP-2~8의 제작)
이하, 청색 안료 1을 표 3에 나타내는 안료로 바꾼 것 외에는, 착색 조성물 DP-1과 같게 하여 착색 조성물 DP-2~8을 제작하였다.
[실시예 1~20, 참고예 1~7]
<착색 조성물 Q-1~24, DP-5~7의 도막 이물 시험>
평가는 시험 기판을 제작하고 입자의 수를 세어 실시하였다. 투명 기판상에 건조 도막이 약 2.0μm가 되도록 착색 조성물을 도포하고, 오븐에서 230℃, 20분 가열하여 시험 기판을 얻었다. 평가는 올림퍼스 시스템사제 금속 현미경 「BX60」을 이용하여 표면을 관찰하였다. 배율은 500배로 하고, 투과로 임의의 5시야에서 관측가능한 입자의 수를 센다. 하기 평가 결과에 있어서, ◎, ○은 양호이고, △는 이물은 많으나 사용상 문제없는 레벨이며, ×는 이물에 의한 도공 얼룩이 발생한다.
◎:5개 미만
○:5개 이상, 20개 미만
△:20개 이상, 100개 미만
×:100개 이상
이하, 표 4에 그 결과를 나타낸다.
<착색 조성물 Q-1~24, DP-5~7의 분광 평가>
투명 기판상에 450nm 파장의 투과율을 5%가 되도록 도막을 작성하고, 그 때의 500nm와 550nm의 투과율의 값을 측정하였다. 500nm와 550nm의 투과율이 높을수록 명도가 양호한 것이다. 하기 평가 결과에 있어서, 키노프탈론 색소 및 황색 안료를 규격화하였을 때의 500nm와 550nm의 투과율이, ○은 99% 이상, △은 97이상 99%미만, ×은 97%미만이다. 99% 이상인 것이 명도가 높고 바람직하다. 이하, 표 4에 그 결과를 나타낸다. 또한, 실시예 5, 참고예 1,3의 도막의 분광을 도 1~3에 나타낸다.
실시예 1~20은 도막 이물도 적고 양호한 결과가 나왔다. 또한, 실시예 1~20은 분광 특성이 뛰어난 결과이고, 명도가 높아지는 분광 형상을 나타내었다. 참고예 2~6은 550nm에서의 투과율은 비교적 양호하지만, 500nm에서의 투과율이 낮고, 명도 향상을 전망할 수 없는 분광 형상을 나타내었다.
키놀린환에 수산기를 가지는 색소를 이용한 참고예 1~4는 수산기가 없는 색소를 이용한 실시예 1~20의 분광형상과 비교하여(예를 들어 도 1의 실시예 5, 참고예 1,3의 도막의 분광) 500nm에서의 투과율이 낮고, 키놀린환에 수산기를 가지는 색소는 명도의 향상을 전망할 수 없는 색소이다.
<청색 레지스트재의 제조 방법>
하기의 혼합물을 균일하게 되도록 교반 혼합한 후, 1.0μm의 필터로 여과하여 청색 레지스트재 B-1을 얻었다.
착색 조성물(DP-1) :48.0부
착색 조성물(DP-2) :12.0부
먼저 조정한 아크릴 수지 용액 :11.0부
트리메틸올프로판트리아크릴레이트 :4.2부
(신나카무라 카가쿠사제 「NK에스테르 ATMPT」)
광중합 개시제(치바·재팬사제 「이르가큐아 907」) :1.2부
증감제(호도가야 카가쿠샤제 「EAB-F」) :0.4부
프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 (PGMAC) :23.2부
[실시예 21]
<레지스트재 G-1의 조정>
하기 혼합물을 균일하게 되도록 교반 혼합한 후, 1.0μm의 필터로 여과하여 녹색 레지스트재(G-1)를 얻었다.
착색 조성물(DP-3) :18.0부
착색 조성물(Q-1) :42.0부
먼저 조정한 아크릴 수지 용액 :11.0부
트리메틸올프로판트리아크릴레이트 :4.2부
(신나카무라 카가쿠사제 「NK에스테르 ATMPT」)
광중합 개시제(치바·재팬사제 「이르가큐아 907」 :1.2부
증감제(호도가야 카가쿠샤제 「EAB-F」) :0.4부
프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMAC) :23.2부
[실시예 22~66, 참고예 8~15]
<레지스트재 G-2~46, R-1~4, Y-1~4의 조정>
이하, 착색 조성물의 종류 및 배합량을 표 5, 6에 나타낸 것처럼 바꾼 것 외에는 레지스트재 G-1과 같게 하여 레지스트재 G-2~46, R-1~4, Y-1~4를 얻었다.
<레지스트재의 평가>
얻어진 레지스트재 G-1~46, R-1~4, Y-1~4의 도막의 색특성(Y:명도), 도막 이물, 내열성, 내광성의 각 시험을 하기 방법으로 행하였다. 시험 결과를 표 7에 나타낸다.
<색특성(Y:명도)>
유리 기판상에 C광원에 있어서, 레지스트재 G-1~46은 x=0.264, y=0.600이 되는 듯한 막의 두께에 레지스트재를 도포하고, 이 기판을 230℃에서 20분 가열하였다. 레지스트재 R-1~4는 x=0.340, y=0.640이 되는 듯한 막의 두께에 레지스트재를 도포하고, 이 기판을 230℃에서 20분 가열하였다. 레지스트재 Y-1~4는 x=0.440, y=0.506이 되는 듯한 막의 두께에 레지스트재를 도포하고, 이 기판을 230℃에서 20분 가열하였다. 그 후, 얻어진 기판의 명도(Y)를 현미분광광도계(올림퍼스 코가쿠사 「OSP-SP200」)로 측정하였다.
이하, 표 7에 그 결과를 나타낸다.
<도막 이물 시험>
투명 기판상에 건조 도막이 약 2.5μm가 되도록 레지스트재를 도포하고, 전면 자외노광을 실시한 후, 오븐에서 230℃, 20분 가열, 방랭하여 평가 기판을 얻었다. 평가는 올림퍼스 시스템사제 금속 현미경 「BX60」을 이용하여 표면을 관찰하였다. 배율은 500배로 하고, 투과로 임의의 5시야에서 확인 가능한 입자의 수를 센다. 하기 평가 결과에 있어서, ◎, ○은 양호이고, △는 이물이 많으나 사용상 문제없는 레벨이며, ×는 이물에 의한 도공 얼룩이 발생해 버린다.
◎:5개 미만
○:5개 이상, 20개 미만
△:20개 이상, 100개 미만
×:100개 이상
이하, 표 7에 그 결과를 나타낸다.
<도막 내열성 시험>
투명 기판상에 건조 도막이 약 2.5μm가 되도록 레지스트재를 도포하고, 소정의 패턴을 가지는 마스크를 통해 자외선 노광을 실시한 후, 스프레이로 알칼리 현상액을 분무하여 미경화부를 제거하고 원하는 패턴을 형성하였다. 그 후, 오븐에서 230℃, 20분 가열, 방랭 후, 얻어진 도막의 C광원에서의 색도 1(L*(1), a*(1), b*(1))을 현미분광광도계(올림퍼스 코가쿠사 「OSP-SP200」)를 이용하여 측정하였다. 또한 그 후에, 내열시험으로서 오븐에서 230℃, 1시간 가열하고, C광원에서의 색도 2(L*(2), a*(2), b*(2))를 측정하였다. 측정한 색차값을 이용하여, 하기 계산식에 따라서 색차 ΔEab*를 산출하고, 도막의 내열성을 하기의 4 단계로 평가하였다. 또한, 평가가 △이상이면, 실용상 문제없는 레벨이다.
ΔEab* = √((L*(2)- L*(1))2+ (a*(2)- a*(1))2+( b*(2)- b*(1))2)
◎:ΔEab*가 1.5 미만
○:ΔEab*가 1.5 이상, 3.0 미만
△:ΔEab*가 3.0 이상, 5.0 미만
×:ΔEab*가 5.0 이상
이하, 표 7에 그 결과를 나타낸다.
<도막 내광성 시험>
도막 내열성 시험과 같은 순서로 시험용 기판을 제작하고, C광원에서의 색도 1(L*(1), a*(1), b*(1))을 현미분광광도계(올림퍼스 코가쿠사 「OSP-SP200」)를 이용하여 측정하였다. 그 후, 기판을 내광성 시험기(TOYOSEIKI사제 「SUNTESTCPS+」)에 넣고 500시간 방치하였다. 기판을 꺼낸 후, C광원에서의 색도 2(L*(2), a*(2), b*(2))를 측정하고, 도막 내열성 시험과 같게 하여 색차ΔEab*를 산출하고, 도막 내열성 시험과 같은 기준으로 도막의 내용제성을 평가하였다. 또한, 평가가 △이상이면, 실용상 문제없는 레벨이다.
이하, 표 7에 그 결과를 나타낸다.
<도막 내용제성 시험>
도막 내열성 시험과 같은 순서로 시험용 기판을 제작하고, C광원에서의 색도 1(L*(1), a*(1), b*(1))을 현미분광광도계(올림퍼스 코가쿠사 「OSP-SP200」)를 이용하여 측정하였다. 그 후, 기판을 N-메틸피롤리돈에 30분간 침지하였다. 기판을 꺼낸 후, C광원에서의 색도 2(L*(2), a*(2), b*(2))를 측정하고, 도막 내열성 시험과 같게 하여 색차 ΔEab*를 산출하고, 도막 내열성 시험과 같은 기준에 의하여 도막의 내용제성을 평가하였다. 또한, 평가가 △이상이면, 실용상 문제없는 레벨이다.
이하, 표 7에 그 결과를 나타낸다.
실시예 21~66의 레지스트재(G-1~20, G-22~41, R-1~3, Y-1~3)는 명도(Y), 도막 이물, 내열성, 내광성, 내용제성에 있어서 양호한 결과를 나타내었다.
이에 대하여 참고예 11, 12의 레지스트재(G-44, G-45)는, 내열성, 내광성이 나쁘기 때문에 실제 사용이 곤란하다. 참고예 8~15의 레지스트재(G-21, G-43~46, R-4, Y-4)는 실시예와 비교하여 명도(Y)가 낮은 결과였다.
[실시예 58]
<칼라 필터(CF-1)>
유리 기판상에 블랙 매트릭스를 패턴 가공하고, 상기 기판상에 스핀 코터로 적색 레지스트재(R―1)를 C광원, x=0.640, y=0.340이 되는 것 같은 막의 두께에 도포하여 착색 피막을 형성하였다. 상기 피막에 포토마스크를 통과시키고, 초고압 수은 램프를 이용하여 300mJ/cm2의 자외선을 조사하였다. 그 다음 0.2중량%의 탄산나트륨 수용액으로 이루어지는 알칼리 현상액으로 스프레이 현상하여 미노광 부분을 없앤 후, 이온 교환수로 세정하고, 이 기판을 230℃에서 20분 가열하여 적색 필터 세그먼트를 형성하였다. 같은 방법에 의해, 녹색 레지스트재(G―36)를 x=0.264, y=0.600이 되는 것 같은 막의 두께에, 청색 레지스트재(B―1)를 이용하여 x=0.150, y=0.060이 되는 것 같은 막의 두께에 각각 도포하고, 녹색 필터 세그먼트, 청색 필터 세그먼트를 형성하여 칼라 필터(CF-1)를 얻었다.
<액정표시장치의 제작>
얻어진 RGB의 칼라필터 상에 투명 ITO 전극층을 형성하고, 그 위에 폴리이미드 배향층을 형성하였다. 이 유리 기판의 다른 쪽 표면에 편광판의 3파장 CCFL 광원과 조합하여 칼라 표시장치를 제작하였다. 다른 쪽, 별도의(제2의) 유리 기판의 한쪽 표면에 TFT 어레이 및 화소 전극을 형성하고, 다른 쪽의 표면에 편광판을 형성하였다. 이와 같이 하여 준비된 2개의 유리 기판을 전극층끼리 대면하도록 대향시켜 배치하고, 스페이서 비즈를 이용하여 양 기판의 간격을 일정하게 유지하면서 위치를 맞추고, 액정 조성물 주입용 개구부를 남기도록 주위를 밀봉제로 밀봉하였다. 개구부로부터 액정 조성물을 주입한 후, 개구부를 밀봉하였다. 이와 같이 하여 제작한 액정표시장치를 백 라이트 유닛의 3파장 CCFL 광원과 조합하여 칼라 표시장치를 제작하였다.
[실시예 68~71, 참고예 16, 17]
(칼라 필터(CF-2~7))
이하, 칼라 필터(CF-1)의 제작과 같은 방법에 의해, 표 8에 나타내는 레지스트재와 3파장 CCFL 광원의 조합으로 실시예 68~71, 참고예 16, 17의 칼라 필터(CF-2~7)와 칼라 표시장치를 제작하였다.
그 후, 얻어진 칼라 표시장치에 있어서, 광원을 발광시켜 칼라 화상을 표시하고, 각 색의 필터 세그먼트 부분의 명도(Y)를 현미분광광도계(올림퍼스 코가쿠사 「OSP-SP200」)로 측정하였다. 결과를 표 8에 나타낸다.
실시예 68, 69와 참고예 16을 비교하면, 본 실시형태의 키노프탈론 색소를 이용하여 형성된 칼라 필터는, 종래의 안료를 이용한 필터 세그먼트에 비하여, 적어도 하나의 필터 세그먼트(그린 혹은 레드)에 본 실시형태의 키노프탈론 색소를 이용한 칼라 필터(CF-2,3)에 있어서 명도가 향상하였다. 그 결과 백색 표시의 명도가 높아지고, 칼라 필터로서의 성능의 향상이 확인되었다.
또한, 실시예 67의 그린, 레드 모두 본 실시형태의 키노프탈론 색소를 이용하여 형성된 칼라 필터(CF-1)는 한층 더 명도가 향상하고, 그 결과 백색 표시의 명도가 높아지고 있음이 확인되었다.
또한, 실시예 71과 참고예 17을 비교하면, 본 실시형태의 키노프탈론 색소를 이용하여 형성된 칼라 필터는, 종래 이용되고 있던 안료를 포함하는 필터 세그먼트에 비하여, 적어도 하나의 필터 세그먼트(옐로우)가 본 실시형태의 키노프탈론 색소를 포함하는 칼라 필터(CF-6)에 있어서도 명도가 향상하고, 그 결과 백색 표시의 명도가 높아지고, 칼라 필터로서의 성능의 향상이 확인되었다.
또한, 실시예 70의 그린, 레드, 옐로우 모두 본 실시형태의 칼라 필터용 색소를 포함하는 경우(CF-5)는, 한층 더 명도가 향상하고, 그 결과 백색 표시의 명도가 높아지고 있는 것이 확인되었다.
이상의 결과로부터, 본 실시형태의 키노프탈론 색소 및 그것을 배합한 착색 조성물을 이용함으로써, 칼라 필터의 고명도화가 가능하고, 그 외의 물성에도 문제 없이 알맞게 사용할 수가 있다.
<<실시형태 VI>>
또한, 수지의 중량평균 분자량(Mw)은 이하와 같다.
(수지의 중합 평균 분자량(Mw))
수지의 중합 평균 분자량(Mw)은, TSKgel 컬럼(토소사제)을 이용하고, RI검출기를 구비한 GPC(토소사제, HLC-8120 GPC)로, 전개 용매에 THF를 이용하여 측정한 폴리스틸렌 환산의 중량평균 분자량(Mw)이다.
계속해서, 실시예 및 참고예에서 이용한 바인더 수지 용액, 착색제, 미세화 안료, 아크릴 수지 용액의 제조 방법에 대하여 설명한다.
<바인더 수지 용액의 제조 방법>
(아크릴 수지 용액 1의 조제)
세퍼러블 4구 플라스크에 온도계, 냉각관, 질소 가스 도입관, 적하관 및 교반장치를 설치한 반응용기에 시클로헥사논 196부를 넣고, 80℃로 온도를 상승시키고, 반응용기 내를 질소 치환한 후, 적하관으로부터, n-부틸메타크릴레이트 37.2부, 2-히드록시에틸메타크릴레이트 12.9부, 메타크릴산 12.0부, 파라쿠밀페놀에틸렌옥사이드 변성 아크릴레이트(토아고세이 가부시키가이샤제 「아로닉스 M110」) 20.7부, 2,2'-아조비스이소부틸로니트릴 1.1부의 혼합물을 2시간에 걸쳐 적하하였다. 적하 종료 후, 3시간 더 반응을 계속하여 아크릴 수지의 용액을 얻었다. 실온까지 냉각한 후, 수지 용액 약 2부를 샘플링하여 180℃, 20분 가열 건조하여 불휘발분을 측정하고, 먼저 합성한 수지 용액에 불휘발분이 20질량%가 되도록 메톡시프로필아세테이트를 첨가하여 아크릴 수지 용액 1을 조제하였다. 중량평균 분자량(Mw)은 26000이었다.
(아크릴 수지 용액 2의 조제)
세퍼러블 4구 플라스크에 온도계, 냉각관, 질소 가스 도입관, 적하관 및 교반장치를 설치한 반응용기에 시클로헥사논 207부를 넣고, 80℃로 온도를 상승시키고, 반응용기 내를 질소 치환한 후, 적하관으로부터 메타크릴산 20부, 파라쿠밀페놀에틸렌옥사이드 변성 아크릴레이트(토아고세이샤제 아로닉스 M110) 20부, 메타크릴산메틸 45부, 2-히드록시에틸메타크릴레이트 8.5부 및 2,2'-아조비스이소부틸로니트릴 1.33부의 혼합물을 2시간에 걸쳐서 적하하였다. 적하 종료 후, 3시간 더 반응을 계속하여 공중합체 수지 용액을 얻었다. 이어서, 얻어진 공중합체 용액 전량에 대하여, 질소가스를 정지하고 건조공기를 1시간 주입하면서 교반한 후에, 실온까지 냉각시킨 후, 2-메타크릴로일옥시에틸이소시아네이트(쇼와덴코사제 카렌츠 MOI) 6.5부, 라우린산디부틸주석 0.08부, 시클로헥사논 26부의 혼합물을 70℃에서 3시간에 걸쳐 적하하였다. 적하 종료 후, 1시간 더 반응을 계속하여 아크릴 수지의 용액을 얻었다. 실온까지 냉각한 후, 수지 용액 약 2부를 샘플링하여 180℃, 20분 가열 건조하여 불휘발분을 측정하고, 먼저 합성한 수지 용액에 불휘발분이 20질량%가 되도록 시클로헥사논을 첨가하여 아크릴 수지 용액 2를 조제하였다. 중량평균 분자량(Mw)은 18000이었다.
<착색제의 제조 방법>
(히드록시알루미늄프탈로시아닌 1의 제조)
반응용기 안에서 n-아밀알코올 1250부에 프탈로디니트릴 225부, 염화알루미늄 무수물 78부를 첨가하고 교반하였다. 여기에 DBU(1,8-Diazabicyclo[5. 4. 0]undec-7-ene) 266부를 더하여 온도를 상승시키고, 136℃에서 5시간 환류시켰다. 교반한 채로 30℃까지 냉각한 반응용액을 메탄올 5000부, 물 10000부의 혼합 용매 안에, 교반하에 주입하고, 청색 현탁액을 얻었다. 이 현탁액을 여과하여, 메탄올 2000부, 물 4000부의 혼합 용매로 세정하고 건조하여, 135부의 클로로알루미늄프탈로시아닌을 얻었다. 또한, 반응용기 안에서 클로로알루미늄프탈로시아닌 100부를 천천히 농황산 1200부에, 실온에서 더하였다. 40℃, 3시간 교반하고, 3℃의 냉수 24000부에 황산용액을 주입하였다. 청색의 석출물을 여과, 수세, 건조하여 하기의 식(3)에 나타나는 히드록시알루미늄프탈로시아닌 1을 102부 얻었다.
[화학식 88]
(히드록시알루미늄프탈로시아닌 2의 제조)
히드록시알루미늄프탈로시아닌 1의 제조에 있어서, 프탈로디니트릴 대신에 4-메틸프탈로디니트릴 250부로 변경한 것 외에는, 같은 제조법으로 하기 식(4)에 나타나는 히드록시알루미늄프탈로시아닌 2를 얻었다.
[화학식 89]
(히드록시알루미늄프탈로시아닌 3의 제조)
히드록시알루미늄프탈로시아닌 1의 제조에 있어서, 프탈로디니트릴 대신 4-클로로프탈로디니트릴 285부로 변경한 것 외에는, 같은 제조법으로 하기 식(5)에 나타나는 히드록시알루미늄프탈로시아닌 3을 얻었다.
[화학식 90]
(청색 착색제(BC-1)의 제조)
히드록시알루미늄프탈로시아닌 1 100부와 염화나트륨 1200부, 디에틸렌글리콜 120부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠제)에 넣고, 70℃에서 6시간 혼련하였다. 이 혼련물을 3000부의 온수에 투입하고, 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 청색 착색제(BC-1)를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 30.4nm였다.
(청색 착색제(B-1)의 제조)
반응용기 안에서 메탄올 1000부에, 히드록시알루미늄프탈로시아닌 1 100부와 인산디페닐 49.5부를 더하고 40℃로 가열하여, 8시간 반응시켰다. 이것을 실온까지 냉각시킨 후, 생성물을 여과하고, 메탄올로 세정 후 건조시켜서, 식(1-1)에 나타나는 특정 프탈로시아닌 색소 114부를 얻었다. 계속해서, 솔트밀링 처리를 실시하였다. 식(1-1)에 나타나는 특정 프탈로시아닌 색소 100부, 염화나트륨 1200부 및 디에틸렌글리콜 120부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠제)에 넣고, 70℃에서 6시간 혼련하였다. 이 혼련물을 3000부의 온수에 투입하고, 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 청색 착색제(B-1) 98부를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 31.2nm였다.
[화학식 91]
(청색 착색제(B-2)의 제조)
반응용기 안에서 메탄올 1000부에, 히드록시알루미늄프탈로시아닌 1 100부와 디페닐포스핀산 43.2부를 더하고 40℃로 가열하여, 8시간 반응시켰다. 이것을 실온까지 냉각 후, 생성물을 여과하고, 메탄올로 세정 후 건조시켜서, 식(1-2)에 나타나는 특정 프탈로시아닌 색소 112부를 얻었다. 얻어진 식(1-2)에 나타나는 특정 프탈로시아닌 색소를 청색 착색제(B-1)와 같은 솔트밀링 처리법으로 청색 착색제(B-2)를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 29.5nm였다.
[화학식 92]
(청색 착색제(B-3)의 제조)
반응용기 안에서 메탄올 1000부에 히드록시알루미늄프탈로시아닌 2 100부와 페닐포스핀산 28.0부를 더하고, 40℃로 가열하여 8시간 반응시켰다. 이것을 실온까지 냉각 후, 생성물을 여과하고, 메탄올로 세정 후 건조시켜서, 식(1-3)에 나타나는 특정 프탈로시아닌 색소 102부를 얻었다. 얻어진 식(1-3)에 나타나는 특정 프탈로시아닌 색소를 청색 착색제(B-1)와 같은 솔트밀링 처리법으로 청색 착색제(B-3)을 제조하였다. 평균 일차 입자 지름은 33.1nm였다.
[화학식 93]
(청색 착색제(B-4)의 제조)
반응용기 안에서 메탄올 1000부에 히드록시알루미늄프탈로시아닌 3 100부와 인산디부틸 41.5부를 더하고, 40℃로 가열하여 8시간 반응시켰다. 이것을 실온까지 냉각 후, 생성물을 여과하고, 메탄올로 세정 후 건조시켜서, 식(1-4)에 나타나는 특정 프탈로시아닌 색소 109부를 얻었다. 얻어진 식(1-4)에 나타나는 특정 프탈로시아닌 색소를, 청색 착색제(B-1)와 같은 솔트밀링 처리법으로, 청색 착색제(B-4)를 제조하였다. 평균 일차 입자 지름은 28.9nm였다.
[화학식 94]
(녹색 착색제(G-1)의 제조)
C.I. 피그먼트 그린 58(DIC사제 「FASTGEN GREEN A110」)을 100부, 염화나트륨 1200부 및 디에틸렌글리콜 120부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠제)에 넣고, 70℃에서 6시간 혼련하였다. 이 혼련물을 3000부의 온수에 투입하고, 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 녹색 착색제(G-1) 97부를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 28.2nm였다.
(키노프탈론 1의 제조)
8-히드록시-2-메틸퀴놀린 20부와 나프탈렌디카르본산 무수물 25부, 안식향산 300부를 혼합하고, 200℃에서 7시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올을 1000부 더하고 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 또한, 고체를 메탄올 2000부 안에 넣고 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조하여 하기 식(6)에 나타나는 키노프탈론 1을 37부 얻었다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=339(분자량 339.3)로 목적물인 것을 확인하였다.
[화학식 95]
(황색 착색제(Y-1)의 제조)
6-헥실-2-메틸퀴놀린 29부와 나프탈렌디카르본산 무수물 25부, 안식향산 300부를 혼합하고, 200℃에서 7시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올을 1000부 더하고 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 또한, 고체를 메탄올 2000부 안에 넣고 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조하여 식(2-1)에 나타나는 특정 키노프탈론 색소(황색 착색제(Y-1)) 42부를 얻었다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=408(분자량 407.5)로 목적물인 것을 확인하였다.
[화학식 96]
(황색 착색제(Y-2)의 제조)
8-(2-에틸헥실옥시)-2-메틸퀴놀린 34부와 나프탈렌디카르본산 무수물 25부, 안식향산 300부를 혼합하고, 200℃에서 7시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올을 1000부 더하고 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 나아가서, 고체를 메탄올 2000부 안에 넣고 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조하여 식(2-5)에 나타나는 특정 키노프탈론 색소(황색 착색제(Y-2)) 50부를 얻었다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=452(분자량 451.5)로 목적물인 것을 확인하였다.
[화학식 97]
(황색 착색제(Y-3)의 제조)
8-(2-에틸헥실옥시)-5-페닐-2-메틸퀴놀린 44부와 나프탈렌디카르본산 무수물 25부, 안식향산 300부를 혼합하고, 200℃에서 7시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올을 1000부 더하고 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 나아가서, 고체를 메탄올 2000부 안에 넣고 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조하여 식(2-6)에 나타나는 특정 키노프탈론 색소(황색 착색제(Y-3)) 57부를 얻었다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=528(분자량 527.7)로 목적물인 것을 확인하였다.
[화학식 98]
(황색 착색제(Y-4)의 제조)
8-도데카옥시-5-브로모-2-메틸퀴놀린 46부와 나프탈렌디카르본산 무수물 25부, 안식향산 300부를 혼합하고, 200℃에서 7시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올을 1000부 더하여 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 나아가서, 고체를 메탄올 2000부 안에 넣고 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조하여 식(2-8)에 나타나는 특정 키노프탈론 색소(황색 착색제(Y-4)) 46부를 얻었다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=531(분자량 530.5)로 목적물인 것을 확인하였다.
[화학식 99]
(황색 착색제(Y-5)의 제조)
6-(2-에틸헥실옥시)-2-메틸퀴놀린 34부와 나프탈렌디카르본산 무수물 25부, 안식향산 300부를 혼합하고, 200℃에서 7시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올을 1000부 더하고 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 나아가서, 고체를 메탄올 2000부 안에 넣고 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조하여 식(2-10)에 나타나는 특정 키노프탈론 색소(황색 착색제(Y-5)) 43부를 얻었다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=452(분자량 451.5)로 목적물인 것을 확인하였다.
[화학식 100]
(황색 착색제(Y-6)의 제조)
6-(2-에톡시에톡시)-2-메틸퀴놀린 29부와 나프탈렌디카르본산 무수물 25부, 안식향산 300부를 혼합하고, 200℃에서 7시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올을 1000부 더하여 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 나아가서, 고체를 메탄올 2000부 안에 넣고 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조하여 식(2-11)에 나타나는 특정 키노프탈론 색소(황색 착색제(Y-6)) 39부를 얻었다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=412(분자량 411.5)로 목적물인 것을 확인하였다.
[화학식 101]
(황색 착색제(Y-7)의 제조)
6-(2-(1,3-디옥산-2-일)에톡시)-2-메틸퀴놀린 34부와 나프탈렌디카르본산 무수물 25부, 안식향산 300부를 혼합하고, 200℃에서 7시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올을 1000부 더하고 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 나아가서, 고체를 메탄올 2000부 안에 넣고 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조하여 식(2-12)에 나타나는 특정 키노프탈론 색소(황색 착색제(Y-7)) 33부를 얻었다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=454(분자량 453.5)로 목적물인 것을 확인하였다.
[화학식 102]
(황색 착색제(Y-8)의 제조)
4-(2-에틸헥실옥시)-2-메틸퀴놀린 34부와 나프탈렌디카르본산 무수물 25부, 안식향산 300부를 혼합하고, 200℃에서 7시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올을 1000부 더하여 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 나아가서, 고체를 메탄올 2000부 안에 넣고 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조하여 식(2-13)에 나타나는 특정 키노프탈론 색소(황색 착색제(Y-8)) 42부를 얻었다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=452(분자량 451.5)로 목적물인 것을 확인하였다.
[화학식 103]
(황색 착색제(Y-9)의 제조)
N,N-디메틸아세트아미드 200부에, 식(6)에 나타나는 키노프탈론 1을 20부 혼합하고, 수산화나트륨 3부, 2-에틸헥실-4-브로모낙산 18부를 더 혼합하여, 90℃에서 1시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올 1000부, 물 1000부를 더하고 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 나아가서, 고체를 메탄올 1000부 안에 넣고 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조하여 식(2-27)에 나타나는 특정 키노프탈론 색소(황색 착색제(Y-9)) 16부를 얻었다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=538(분자량 537.7)로 목적물인 것을 확인하였다.
[화학식 104]
(황색 착색제(Y-10)의 제조)
N,N-디메틸아세트아미드 200부에, 식(6)에 나타나는 키노프탈론 1을 20부 혼합하고, 수산화나트륨 3부, 2-에틸헥실-5-브로모길초산 19부를 더 혼합하고, 90℃에서 1시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올 1000부, 물 1000부를 더하여 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 나아가서, 고체를 메탄올 1000부 안에 넣고 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조하여 식(2-28)에 나타나는 특정 키노프탈론 색소(황색 착색제(Y-10)) 20부를 얻었다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=552(분자량 551.7)로 목적물인 것을 확인하였다.
[화학식 105]
(황색 착색제(Y-11)의 제조)
N,N-디메틸아세트아미드 200부에, 시판품인 C.I. 디스파즈 옐로우 160을 20부 혼합하고, 수산화나트륨 3부, 2-에틸헥실-4-브로모낙산 18부를 더 혼합하여, 90℃에서 1시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올 1000부, 물 1000부를 더하고 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 나아가서, 고체를 메탄올 1000부 안에 넣고 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조하여 식(2-30)에 나타나는 특정 키노프탈론 색소(황색 착색제(Y-11)) 20부를 얻었다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=538(분자량 537.7)로 목적물인 것을 확인하였다.
[화학식 106]
(황색 착색제(YC-3)의 제조)
C.I. 피그먼트 옐로우 138(BASF사제 상품명 파리오톨 옐로우-K0961HD) 100부, 염화나트륨 1200부 및 디에틸렌글리콜 120부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠제)에 넣고, 70℃에서 6시간 혼련하였다. 이 혼련물을 3000부의 온수에 투입하고, 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 황색 착색제(YC-3) 98부를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 35.5nm였다.
[실시예 1]
(녹색 착색 조성물(DG-1))
하기 조성의 혼합물을 균일하게 되도록 교반 혼합한 후, 직경 0.5mm의 산화 지르코늄 비즈를 이용하여, 아이거-밀(아이거-재팬사제 「미니 모델 M-250 MKII」)로 5시간 분산한 후, 5.0μm의 필터로 여과하여 녹색 착색 조성물(GP-1)을 제작하였다. 이때, 도포 기판을 제작했을 때, C광원에서 x=0.290, y=0.600의 색도에 맞도록 청색 착색제(B-1)와 황색 착색제(Y-1)의 비율을 선정하였다.
청색 착색제(B-1) 5.2부
황색 착색제(Y-1) 5.8부
수지형 분산제(빅그케미사제 「BYK-LPN6919」) 5.5부
아크릴 수지 용액 1 28.5부
프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 39.0부
시클로헥사논 16.0부
[실시예 2~24, 참고예 1~10]
(녹색 착색 조성물(DG-2~34))
청색 착색제(B-1)와 황색 착색제(Y-1)를 표 1에 나타내는 착색제의 조합으로 변경하고, 또한 착색제의 배합 비율을 변경한 것 외에는, 실시예 1의 녹색 착색 조성물(DG-1)과 같게 하여 녹색 착색 조성물(DG-2~34)을 얻었다. 또한, 청색 착색제와 황색 착색제의 배합 비율은, 모두 도포 기판을 제작했을 때에 C광원에서 x=0.290, y=0.600의 색도에 맞도록 비율을 선정하였다. 또한, 착색제의 합계 함유량은 모두 11.0부이다.
<도막 제작과 평가>
얻어진 녹색 착색 조성물(DG-1~34)을 이용하여 제작한 녹색 도막의 명도(색특성), 내열성 및 내광성의 평가를 하기의 방법으로 행하였다. 표 1에 평가 결과를 나타낸다.
(도막의 명도 평가)
녹색 착색 조성물(DG-1~34)을 100mm×100mm, 1.1mm 두께의 유리 기판상에 스핀 코터를 이용하여 도포하고, 이어서 70℃에서 20분 건조하고, 그 다음에 220℃에서 30분간 가열, 방랭함으로써 도막 기판을 제작하였다. 얻어진 도막의 명도 Y(C)를 현미분광광도계(올림퍼스 코가쿠사 「OSP-SP100」)를 이용하여 측정하였다. 제작한 도막 기판은, 220℃에서의 열처리 후에 C광원에서 x=0.290, y=0.600의 색도에 맞도록 하였다. 명도 Y(C)에 관해서는, 0.2포인트 이상이면, 분명하게 차이가 있다고 할 수 있다.
(도막의 내열성 평가)
녹색 착색 조성물(DG-1~34)을 100mm×100mm, 1.1mm 두께의 유리 기판상에 스핀 코터를 이용하여 도포하고, 이어서 70℃에서 20분 건조하고, 그 다음에 220℃에서 30분간 가열, 방랭함으로써 도막 기판을 제작하였다. 제작한 도막 기판은, 220℃에서의 열처리 후에 C광원에서 x=0.290, y=0.600의 색도에 맞도록 하였다. 얻어진 도막의 C광원에서의 색도([L*(1), a*(1), b*(1)])를 현미분광광도계(올림퍼스 코가쿠사 「OSP-SP100」)를 이용하여 측정하였다. 또한 그 후, 내열성 시험으로서 230℃에서 1시간 가열하고, C광원에서의 색도([L*(2), a*(2), b*(2)])를 측정하여 하기 계산식에 따라서 색차 ΔEab*를 구하고, 하기의 3단계로 평가하였다.
ΔEab* = √((L*(2)- L*(1))2+ (a*(2)- a*(1))2+(b*(2)- b*(1))2)
○:ΔEab*가 5.0 미만
△:ΔEab*가 5.0 이상, 10.0 미만
×:ΔEab*가 10.0 이상
(도막의 내광성 평가)
내열성 평가 때와 같은 방법으로 도막 기판을 제작하고, C광원에서의 색도([L*(1), a*(1), b*(1)])를 현미분광광도계(올림퍼스 코가쿠사 「OSP-SP100」)를 이용하여 측정하였다. 계속해서, 그 기판상에 자외선 차단 필터(호야사제 「COLORED OPTICAL GLASS L38」)를 붙이고, 470W/m2의 크세논램프를 이용하여 자외선을 100시간 조사한 후, C광원에서의 색도([L*(2), a*(2), b*(2)])를 측정하여, 상기 계산식에 따라서 색차ΔEab*를 구하고, 내열성 때와 같은 기준으로 평가하였다.
황색 착색제(YC-1);시판품인 C.I. 디스파즈 옐로우 54
황색 착색제(YC-2);시판품인 C.I. 디스파즈 옐로우 64
표 1에 나타내듯이, 실시형태의 특징인 착색제가 일반식(8A)에 나타나는 프탈로시아닌 색소와 일반식(6)에 나타나는 키노프탈론계 색소를 포함하는 녹색 착색 조성물은, 명도가 뛰어나고 도막의 내열성 및 내광성도 문제없는 결과였다.
한편, 참고예 1~6, 9, 10의 녹색 착색 조성물(DG-25~30, 33, 34)은 명도가 낮고, 내열성 및 내광성에 문제가 있는 결과였다. 또한, 참고예 7, 8의 녹색 착색 조성물(DG-31, 32)은 내열성 및 내광성에는 문제가 없지만, 실시예와 비교하여 명도가 낮은 결과였다.
<녹색 감광성 착색 조성물의 제조 방법>
[실시예 25]
(녹색 감광성 착색 조성물(RG-1))
하기 조성의 혼합물을 균일하게 교반 혼합한 후, 1.0μm의 필터로 여과하여 녹색 감광성 착색 조성물(RG-1)을 얻었다.
녹색 착색 조성물(DG-1) 55.0부
아크릴 수지 용액 2 9.8부
광중합성 단량체(토아고세이샤제 「아로닉스 M402」 4.6부
광중합 개시제(치바·재팬사제 「이르가큐아 OXE02」) 0.8부
프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 19.8부
시클로헥사논 10.0부
[실시예 26~48, 참고예 11~20]
(녹색 감광성 착색 조성물(RG-2~34))
녹색 착색 조성물(DG-1)을 표 2에 나타내는 녹색 착색 조성물로 변경하는 것 외에는, 실시예 25와 같게 하여 녹색 감광성 착색 조성물(RG-2~34)을 얻었다.
<도막 제작과 평가>
얻어진 녹색 감광성 착색 조성물(RG-1~34)을 이용하여 제작한 녹색 도막의 명도(색특성), 내열성, 내광성 및 전압 유지율의 평가를 하기 방법으로 행하였다. 표 2에 평가 결과를 나타낸다.
(도막의 명도 평가)
녹색 감광성 착색 조성물(RG-1~34)을 100mm×100mm, 1.1mm 두께의 유리 기판상에 스핀 코터를 이용하여 도포하고, 다음으로 70℃에서 20분 건조하고, 초고압 수은 램프를 이용하여 적산광량 150mJ/cm2로 자외선 노광을 실시하고, 23℃의 알칼리 현상액으로 현상을 실시하여 도막 기판을 얻었다. 이어서 220℃에서 30분간 가열, 방랭 후, 얻어진 도막 기판의 명도 Y(C)를 현미분광광도계(올림퍼스 코가쿠사 「OSP-SP100」)를 이용하여 측정하였다. 제작한 도막 기판은, 220℃에서의 열처리 후에 C광원에서 x=0.290, y=0.600의 색도에 맞도록 하였다. 알칼리 현상액으로서는 탄산나트륨 1.5질량% 탄산수소나트륨 0.5질량% 음이온계 계면활성제(카오사제 「페리렉스 NBL」) 8.0질량% 및 물 90질량%으로 이루어지는 것을 이용하였다. 명도 Y(C)에 관해서는, 0.2포인트 이상이면, 분명하게 차이가 있다고 할 수 있다.
(도막의 내열성 평가)
녹색 감광성 착색 조성물(RG-1~34)을 100mm×100mm, 1.1mm 두께의 유리 기판상에 스핀 코터를 이용하여 도포하고, 이어서 70℃에서 20분 건조하고, 초고압 수은 램프를 이용하여 적산광량 150mJ/cm2로 자외선 노광을 실시하고, 23℃의 알칼리 현상액으로 현상을 실시하였다. 그 다음 220℃에서 30분간 가열, 방랭 후 도막 기판을 얻었다. 제작한 도막 기판은, 220℃에서의 열처리 후에 C광원에서 x=0.290, y=0.600의 색도에 맞도록 하였다. 얻어진 도막의 C광원에서의 색도([L*(1), a*(1), b*(1)])를 현미분광광도계(올림퍼스 코가쿠사 「OSP-SP100」)를 이용하여 측정하였다. 그 후, 내열성 시험으로서 230℃에서 1시간 가열하고, C광원에서의 색도([L*(2), a*(2), b*(2)])를 측정하여, 하기 계산식에 따라서 색차 ΔEab*를 구하고, 하기의 3단계로 평가하였다.
ΔEab* = √((L*(2)- L*(1))2+ (a*(2)- a*(1))2+(b*(2)- b*(1))2)
○:ΔEab*가 5.0 미만
△:ΔEab*가 5.0 이상, 10.0 미만
×:ΔEab*가 10.0 이상
(도막의 내광성 평가)
내열성 평가 때와 같은 방법으로 도막 기판을 제작하고, C광원에서의 색도([L*(1), a*(1), b*(1)])를 현미분광광도계(올림퍼스 코가쿠사 「OSP-SP100」)를 이용하여 측정하였다. 계속해서, 그 기판상에 자외선 차단 필터(호야사제 「COLORED OPTICAL GLASS L38」)를 붙이고, 470W/m2의 크세논램프를 이용하여 자외선을 100시간 조사한 후, C광원에서의 색도([L*(2), a*(2), b*(2)])를 측정하고, 상기 계산식에 따라서 색차 ΔEab*를 구하여, 내열성 때와 같은 기준으로 평가하였다.
(전압 유지율 평가)
녹색 감광성 착색 조성물(RG-1~34)을 100mm×100mm, 1.1mm 두께의 유리 기판상에 스핀 코터를 이용하여 건조 피막의 막의 두께가 2.0μm가 되도록 도포하고, 적산광량 50mJ/cm2로 자외선 노광을 실시하고, 23℃의 알칼리 현상액으로 현상을 실시하여 도막 기판을 얻었다. 그 다음 220℃에서 30분간 가열, 방랭 후, 얻어진 도포 기판으로부터 도막을 0.05부 깎아낸 후, 액정 1.5부(메르크 가부시키가이샤제, MLC-2041)에 침지하고, 120℃에서 1시간 에이징하여 4000rpm에서 15분간 원심분리한 후, 윗부분의 맑은 액을 채취함으로써 도막 추출 액정 샘플액을 제작하였다.
한편, 유효 전극 사이즈 10mm×10mm의 ITO 투명 전극을 가지는 유리 기판 2장을 ITO 투명 전극면끼리 서로 마주 보도록 대향 배치하고, 셀 갭이 9μm가 되도록 씰제를 이용하여 소형 셀을 제작하였다. 이 소형 셀에 레지스트 추출 액정 샘플액을 셀 갭의 사이에 주입하고, 60℃에서 전압 5V로 60μ초간 전압을 공급하고, 전압 해방 후 16.67m초 경과 후의 셀 전압[V1]을, 토요테크니카제 VHR-1S로 측정하였다. 측정은 5회 반복하여 실시하고, 측정된 셀 전압을 평균화하였다. 그리고, 얻어진 셀 전압을 이용하여 하기 식으로부터 전압 유지율(%)을 구하고 하기의 3단계로 평가하였다.
전압 유지율(%)=([V1]/5)×100
○:95% 이상
△:90% 이상 95% 미만
×:90% 미만
표 2에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 특징인 착색제가 일반식(8A)에 나타나는 프탈로시아닌 색소와 일반식(6)에 나타나는 키노프탈론계 색소를 포함하는 녹색 감광성 착색 조성물은, 명도가 뛰어남과 동시에, 내열성, 내광성 및 전압 유지율에 있어서 양호한 결과를 나타내었다.
한편, 참고예 11~16, 19, 20의 녹색 감광성 착색 조성물(RG-25~30, 33, 34)은 명도가 낮고, 내열성 및 내광성이 나쁜 결과가 되었다. 또한, C.I. 피그먼트 그린 58을 사용한 참고예 15~18은 실시예와 비교하여 전압 유지율이 나쁜 결과였다.
<칼라 필터의 제작>
우선, 칼라 필터의 제작에 사용하는 적색 감광성 착색 조성물과 청색 감광성 착색 조성물의 제작을 실시하였다.
(적색 감광성 착색 조성물(RR-1)의 제작)
하기 조성의 혼합물을 균일하게 되도록 교반 혼합한 후, 직경 0.5mm의 산화 지르코늄 비즈를 이용하여, 아이거-밀(아이거-재팬사제 「미니 모델 M-250 MKII」)로 5시간 분산한 후, 5.0μm의 필터로 여과하여 적색 착색 조성물(DR-1)을 제작하였다.
적색 안료(C.I. 피그먼트 레드 254) 9.6부
적색 안료(C.I. 피그먼트 레드 177) 2.4부
수지형 분산제(치바·재팬사제 「EFKA4300」) 1.0부
아크릴 수지 용액 1 35.0부
프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 52.0부
계속해서, 하기 조성의 혼합물을 균일하게 되도록 교반 혼합한 후, 1.0μm의 필터로 여과하여 적색 감광성 착색 조성물(RR-1)을 제작하였다.
적색 착색 조성물(DR-1) 42.0부
아크릴 수지 용액 2 13.2부
광중합성 단량체(토아고세이샤제 「아로닉스 M400」) 2.8부
광중합 개시제(치바·재팬사제 「이르가큐아 907」) 2.0부
증감제(호도가야 카가쿠 고교사제 「EAB-F」) 0.4부
에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 39.6부
(청색 감광성 착색 조성물(RB-1)의 제작)
하기 조성의 혼합물을 균일하게 되도록 교반 혼합한 후, 직경 0.5mm의 산화 지르코늄 비즈를 이용하여, 아이거-밀(아이거-재팬사제 「미니 모델 M-250 MKII」)로 5시간 분산한 후, 5.0μm의 필터로 여과하여 청색 착색 조성물(DB-1)을 제작하였다.
청색 안료(C.I. 피그먼트 블루 15:6) 7.2부
보라색 안료(C.I. 피그먼트 바이올렛 23) 4.8부
수지형 분산제(치바·재팬사제 「EFKA4300」) 1.0부
아크릴 수지 용액 1 35.0부
프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 52.0부
계속해서, 하기 조성의 혼합물을 균일하게 되도록 교반 혼합한 후, 1.0μm의 필터로 여과하여 청색 감광성 착색 조성물(RB-1)을 제작하였다.
청색 착색 조성물(DB-1) 34.0부
아크릴 수지 용액 2 15.2부
광중합성 단량체(토아고세이샤제 「아로닉스 M400」) 3.3부
광중합 개시제(치바·재팬사제 「이르가큐아 907」) 2.0부
증감제(호도가야 카가쿠 고교사제 「EAB-F」) 0.4부
에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 45.1부
(칼라 필터의 제작)
유리 기판상에 블랙 매트릭스를 패턴 가공하고, 상기 기판상에 스핀 코터로 적색 감광성 착색 조성물(RR-1)을 도포하여 착색 피막을 형성하였다. 상기 피막에 포토마스크를 통과시키고, 초고압 수은 램프를 이용하여 150mJ/cm2의 자외선을 조사하였다. 그 다음 0.2중량%의 탄산나트륨 수용액으로 이루어지는 알칼리 현상액으로 스프레이 현상하여 미노광 부분을 없앤 후, 이온 교환수로 세정하고, 이 기판을 220℃에서 20분 가열하여 적색 필터 세그먼트를 형성하였다. 여기에서, 적색 필터 세그먼트는 220℃에서의 열처리 후에 C광원에 있어서(이하, 녹색, 청색에도 이용한다) x=0.640, y=0.330의 색도에 맞도록 하였다. 또한, 같은 방법으로, 녹색 필터 세그먼트는 녹색 감광성 착색 조성물(RG-6)을 이용하여 x=0.290, y=0.600의 색도에 맞도록 하고, 청색 필터 세그먼트는 청색 감광성 착색 조성물(RB―1)을 이용하여 x=0.150, y=0.060의 색도에 맞도록 하여 각 필터 세그먼트를 형성하고, 칼라 필터를 얻었다.
녹색 감광성 착색 조성물(RG-6)을 이용함으로써, 칼라 필터의 고명도화가 가능하고, 그 외 물성에도 문제없이 적합하게 사용할 수가 있었다.
<<실시형태 VII>>
이하, 「PGMAC」란 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트를 의미한다. 또한, 수지의 중량평균 분자량(Mw) 및 명암비의 측정 방법은 이하와 같다.
<수지의 중량평균 분자량(Mw)>
수지의 중량평균 분자량(Mw)은 장치로서 HLC-8220GPC(토소 가부시키가이샤제)를 이용하고, 컬럼으로서 TSK-GEL SUPER HZM-N를 2연속으로 연결하여 사용하며, 용매로서 THF를 이용하여 측정한 폴리스틸렌 환산 분자량이다.
<명암비>
액정 디스플레이용 백 라이트 유닛으로부터 나온 빛은, 편광판을 통과하여 편광되고, 유리 기판상에 도포된 착색 조성물의 도막을 통과하여 다른 한쪽의 편광판에 도달한다. 이때, 편광판과 편광판의 편광면이 병행이면, 빛은 편광판을 투과하지만, 편광면이 직교하고 있는 경우에는 빛은 편광판에 의해 차단된다. 그러나, 편광판에 의해 편광된 빛이 착색 조성물의 도막을 통과할 때, 착색제 입자에 의해 산란 등이 일어나고, 편광면의 일부에 어긋남이 생기면, 편광판이 병행일 때는 투과하는 빛의 양이 줄어들고, 편광판이 직교일 때는 일부의 빛이 투과한다. 이 투과광을 편광판상의 휘도로서 측정하고, 편광판이 병행일 때의 휘도와 직교일 때의 휘도의 비를 명암비로서 산출하였다.
(명암비)=(병행일 때의 휘도)/(직교일 때의 휘도)
따라서, 도막 중의 착색제에 의해 산란이 일어나면, 직교할 때의 휘도가 증가하기 때문에 명암비가 낮아진다.
또한, 휘도계로서는 색채 휘도계(탑콘사제 「BM-5 A」), 편광판으로서는 편광판(닛토덴코사제 「NPF-G1220DUN」)을 이용하였다. 측정에 즈음해서는, 측정부분에 1cm각의 구멍을 낸 흑색 마스크를 통과시켜 측정하였다.
우선, 실시예 및 참고예로 이용한 키노프탈론 색소[A1]및 키노프탈론 색소[A2], 바인더 수지 용액, 수지형 분산제용액, 키노프탈론 안료[B] 및 알루미늄프탈로시아닌 안료의 제조 방법, 안료의 미세화 방법, 녹색 착색 조성물 및 적색 착색 조성물의 제조 방법, 녹색 감광성 착색 조성물 및 적색 감광성 착색 조성물의 제조 방법에 대하여 설명한다.
<키노프탈론 색소[A1]의 제조 방법>
[키노프탈론 색소(A1-1)]
[화학식 107]
6-iso-프로필-2-메틸퀴놀린 2.3부와 나프탈렌디카르본산 무수물 2.5부, 안식향산 30부를 혼합하고 200℃에서 7시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올을 100부 더하고 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 또한, 고체를 메탄올 200부 안에 넣고 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조하여 3.1부의 생성물을 얻었다. 수율은 67%였다. 생성물은 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=366(분자량 365.4)으로 목적물인 것을 확인하였다.
[키노프탈론 색소(A1-2)]
[화학식 108]
키노프탈론 색소(A1-1)와 같은 방법으로, 8-(1,3-디옥산-2-일)메틸-2-메틸퀴놀린과 나프탈렌디카르본산을 반응시킨 색소를 N-브로모숙신이미드로 브롬화하여 합성하고 키노프탈론 색소(A1-2)를 얻었다. 생성물은 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하고, 목적물인 것을 확인하였다.
[키노프탈론 색소(A1-3~14)]
키노프탈론 색소(A1-1)와 같은 방법으로, 대응하는 2-메틸퀴놀린류와 나프탈렌카르본산 무수물을 반응시켜서 키노프탈론 색소(A1-3~14)를 얻었다. 생성물은 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하고, 목적물인 것을 확인하였다.
<키노프탈론 색소[A2]의 제조 방법>
[키노프탈론 색소(A2-1)]
[화학식 109]
6-iso-프로필-2-메틸퀴놀린 10.8부와 무수 트리멜리트산 12.1부 및 안식향산 60부를 혼합하고 200℃에서 7시간 반응하였다. 정제한 황색고체를 디메틸포름아미드로 세정하여 황색물 14g을 얻었다. 황색물 5g에 피리딘 0.2g, o-디클로로벤젠을 더하고, 이어서 염화티오닐 3.8부를 작용시켜서 감압증류 한 후, 3-아미노-2-프로파놀 1.76g을 더하고, 180℃에서 7시간 반응시키고, 냉각 후 헥산으로 세정하고 건조시킨 후에 실리카 겔로 컬럼 정제를 실시하여 황색 분말을 얻었다. 구조는 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하고, 목적물인 것을 확인하였다.
[키노프탈론 색소(A2-2)]
[화학식 110]
키노프탈론 색소(A2-1)와 같은 방법으로, 5-브로모-8-(1,3-디옥산-2-일)메틸-2-메틸퀴놀린과 무수프탈산을 반응시켜서 황색 분말을 얻었다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하여 목적물인 것을 확인하였다.
[키노프탈론 색소(A2-3~16)]
키노프탈론 색소(A2-1)와 같은 방법으로, 대응하는 2-메틸퀴놀린류와 무수프탈산류를 반응하여 키노프탈론 색소(A2-3~16)를 얻었다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하여 목적물인 것을 확인하였다.
제조한 키노프탈론 색소[A1] 및 키노프탈론 색소[A2]의 구조를 표 1에 기재한다.
<바인더 수지 용액의 제조 방법>
(아크릴 수지 용액 1)
세퍼러블 4구 플라스크에 온도계, 냉각관, 질소 가스 도입관, 적하관 및 교반장치를 설치한 반응용기에 시클로헥사논 196부를 넣어 80℃로 온도를 상승시키고, 반응용기 내를 질소 치환한 후, 적하관으로부터 벤질메타크릴레이트 37.2부, 2-히드록시에틸메타크릴레이트 12.9부, 메타크릴산 12.0부, 파라쿠밀페놀에틸렌옥사이드 변성 아크릴레이트(토아고세이 가부시키가이샤제 「아로닉스 M110」) 20.7부, 2,2'-아조비스이소부틸로니트릴 1.1부의 혼합물을 2시간에 걸쳐서 적하하였다. 적하 종료 후, 3시간 더 반응을 계속하여 아크릴 수지의 용액을 얻었다. 실온까지 냉각시킨 후, 수지 용액 약 2부를 샘플링하여 180℃, 20분 가열 건조하고 불휘발분을 측정하여, 먼저 합성한 수지 용액에 불휘발분이 20질량%가 되도록 PGMAC를 첨가하여 아크릴 수지 용액 1(수지 용액 1)을 얻었다. 중량평균 분자량(Mw)은 26000이었다.
(아크릴 수지 용액 2)
온도계, 냉각관, 질소 가스 도입관, 적하관 및 교반장치를 구비한 세퍼러블 4구 플라스크에 시클로헥사논 370부를 넣어 80℃로 온도를 상승시키고, 플라스크 내를 질소 치환한 후, 적하관으로부터 글리시딜메타크릴레이트 18.2부, 메타크릴산메틸 53부 및 2,2'-아조비스이소부틸로니트릴 2.0부의 혼합물을 2시간에 걸쳐서 적하하였다. 적하 후, 100℃에서 3시간 더 반응시킨 후, 아조비스이소부틸로니트릴 1.0부를 시클로헥사논 50부로 용해시킨 것을 첨가하고, 100℃에서 1시간 더 반응을 계속하였다. 다음으로, 용기 내를 공기 치환으로 바꾸고, 아크릴산 9.3부(글리시딜기의 당량)에 트리스디메틸아미노페놀 0.5부 및 하이드로퀴논 0.1부를 상기 용기 내에 투입하고, 120℃에서 6시간 반응을 계속하여 고형분산가 0.5가 된 시점에서 반응을 종료하고, 아크릴 수지의 용액을 얻었다. 또한, 계속해서 테트라히드로무수프탈산 19.5부(생성한 수산기의 당량), 트리에틸아민 0.5부를 더하고 120℃에서 3.5시간 반응시켜서 아크릴 수지 용액을 얻었다.
실온까지 냉각한 후, 수지용액 약 2g를 샘플링하여 180℃, 20분 가열 건조하여 불휘발분을 측정하고, 먼저 합성한 수지용액에 불휘발분이 20중량%가 되도록 PGMAC를 첨가하여 아크릴 수지 용액 2(수지 용액 2)를 얻었다. 중량평균 분자량(Mw)은 19000이었다.
<수지형 분산제 용액의 제조>
(수지형 분산제 용액 1)
가스 도입관, 온도계, 콘덴서, 교반기를 갖춘 반응용기에, n-부틸메타크릴레이트 80부와 벤질 메타크릴레이트 120부를 넣고, 질소가스로 치환하였다. 반응용기 내를 80℃로 가열하고, 3메르캅토1, 2프로판디올 12부에, 2,2'-아조비스이소부틸로니트릴 0.1부를 용해한 용액을 첨가하고, 10시간 반응시켰다. 고형분 측정에 의해 95%가 반응한 것을 확인하였다. 피로멜리트산무수물 30부, 시클로헥사논 242부, 촉매로서 1,8-디아자비사이클로[5. 4. 0]-7-운데센 0.40부를 추가하여, 120℃에서 7시간 반응시켰다. 산가의 측정으로 98% 이상의 산무수물이 반에스테르화하고있는 것을 확인하고 반응을 종료하여 수지형 분산제 1을 얻었다. 실온까지 냉각한 후, 수지용액 약 2부를 샘플링하여 180℃, 20분 가열 건조하여 불휘발분을 측정하고, 먼저 합성한 수지용액에 불휘발분이 20질량%이 되도록 시클로헥사논을 첨가하여 수지형 분산제 용액 1(분산제 1)을 조제하였다. 중량평균 분자량(Mw)은 9500이었다.
(수지형 분산제 용액 2)
수지형 분산제(빅그케미사제 「BYK-LPN6919」)를 PGMAC로 희석하고, 불휘발분이 20중량%의 수지형 분산제 용액 2(분산제 2)를 조정하였다.
<키노프탈론 안료[B]의 제조 방법>
(키노프탈론 안료(B-1)의 제조)
우선 처음으로, 특개 2008-81566호 공보에 기재된 합성방법에 따라, 화합물(1)을 얻었다.
[화학식 111]
계속해서, 안식향산메틸 300부에 화합물(1) 100부, 2,3-나프탈렌디카르본산 무수물 70부 및 안식향산 143부를 더하고 180℃로 가열하여, 4시간 반응시켰다. TOF-MS에 의해, 하기의 식(50)에 나타나는 키노프탈론 안료(B-1)의 생성 및 원료인 화합물(1)의 소실을 확인하였다. 나아가서 실온까지 냉각 후, 반응 혼합물을 아세톤 3130부에 투입하고, 실온하에서 1시간 교반하였다. 생성물을 여과한 뒤 구별하고, 메탄올에서 세정, 건조를 실시하여 120부의 키노프탈론 안료(B-1)를 얻었다. TOF-MS에 의한 질량 분석의 결과, 키노프탈론 안료(B-1)인 것을 확인하였다.
[화학식 112]
(키노프탈론 안료(B-2)의 제조)
우선 처음에, 키노프탈론 안료(B-1)를 원료로 하여, 특개 2008-81566호 공보에 기재된 합성 방법에 따라서 화합물(1)의 합성과 같은 방법으로, 화합물(2)를 얻었다.
[화학식 113]
계속해서, 안식향산메틸 300부에 화합물(2) 100부, 테트라클로로무수프탈산 108부 및 안식향산 143부를 더하고 180℃로 가열하여 4시간 반응시켰다. TOF-MS에 의하여, 키노프탈론 안료(B-2)의 생성 및 원료인 화합물(2)의 소실을 확인하였다. 나아가서 실온까지 냉각 후, 반응 혼합물을 아세톤 3510부에 투입하고, 실온하에서 1시간 교반하였다. 생성물을 여과한 뒤 구별하고, 메탄올 세정 및 건조를 실시하고, 하기의 식(51)에 나타나는 120부의 키노프탈론 안료(B-2)를 얻었다. TOF-MS에 의한 질량분석의 결과, 키노프탈론 안료(B-2)인 것을 확인하였다.
[화학식 114]
<알루미늄프탈로시아닌 안료의 제조 방법>
(알루미늄프탈로시아닌 안료(C-1))
반응용기 안에서 n-아밀 알코올 1250부에 프탈로디니트릴 225부, 염화알루미늄 무수물 78부를 첨가하고 교반하였다. 여기에, DBU(1,8-Diazabicyclo[5. 4. 0]undec-7-ene) 266부를 더하여 온도를 상승시키고, 136℃에서 5시간 환류시켰다. 교반한 채로 30℃까지 냉각시킨 반응 용액을 메탄올 5000부, 물 10000부의 혼합 용매 중에, 교반하에 주입하고 청색의 현탁액을 얻었다. 이 현탁액을 여과하고 메탄올 2000부, 물 4000부의 혼합 용매로 세정하고 건조하여 135부의 클로로알루미늄프탈로시아닌을 얻었다. 나아가서 반응용기 안에서 클로로알루미늄프탈로시아닌 100부를 천천히 농황산 1200부에 실온에서 더하였다. 40℃, 3시간 교반하고, 3℃의 냉수 24000부에 황산 용액을 주입하였다. 청색의 석출물을 여과, 수세, 건조하여 하기의 식(53)에 나타나는 알루미늄프탈로시아닌 안료(C-1)를 102부 얻었다.
[화학식 115]
(알루미늄프탈로시아닌 안료(C-2))
반응용기 안에서 메탄올 1000부에, 식(53)에 나타나는 알루미늄프탈로시아닌 안료(C-1) 100부와 인산디페닐 49.5부를 더하고 40℃로 가열하여 8시간 반응시켰다. 이것을 실온까지 냉각시킨 후, 생성물을 여과하고, 메탄올로 세정 후, 건조시켜서 하기 식(54)에 나타나는 알루미늄프탈로시아닌 안료(C-2) 114부를 얻었다.
[화학식 116]
(알루미늄프탈로시아닌 안료(C-3))
반응용기 안에서 메탄올 1000부에, 식(53)에 나타나는 알루미늄프탈로시아닌 안료(C-1) 100부와 디페닐포스핀산 43.2부를 더하고 40℃로 가열하여 8시간 반응시켰다. 이것을 실온까지 냉각시킨 후, 생성물을 여과하고 메탄올로 세정 후 건조시켜서, 하기 식(55)에 나타나는 알루미늄프탈로시아닌 안료(C-3) 112부를 얻었다.
[화학식 117]
<안료의 미세화 방법>
(황색 착색제(PY-1))
키노프탈론 안료(B-1) 100부, 염화나트륨 1200부 및 디에틸렌글리콜 120부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠사제)에 넣고, 60℃에서 6시간 혼련하여 솔트밀링 처리하였다. 얻어진 혼련물을 3리터의 온수에 투입하고, 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 98부의 황색 착색제(PY-1)를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 31.3nm였다.
(황색 착색제(PY-2))
키노프탈론 안료(B-2) 40부, C.I. 피그먼트 옐로우 138(BASF사제 「파리오톨 옐로우-K0960-HD」) 60부, 염화나트륨 1200부 및 디에틸렌글리콜 120부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠사제)에 넣고, 60℃에서 8시간 혼련하였다. 이어서, 이 혼련물을 온수에 투입하고, 약 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 황색 착색제(PY-2) 97부를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 36.8nm였다.
(황색 착색제(PY-3))
C.I. 피그먼트 옐로우 138(BASF사제 상품명 파리오톨 옐로우-K0961HD)을 100부, 염화나트륨 1200부 및 디에틸렌글리콜 120부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠제)에 넣고, 70℃에서 6시간 혼련하였다. 이 혼련물을 3000부의 온수에 투입하고, 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 황색 착색제(PY-3) 98부를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 35.5nm였다.
(황색 착색제(PY-4))
금속 착화합물계 황색 안료 C.I. 피그먼트 옐로우 150(랑크세스사 「E4GN」) 500부, 염화나트륨 2500부 및 디에틸렌글리콜 250부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠제)에 넣고, 100℃에서 6시간 혼련하였다. 이어서, 이 혼련물을 5리터의 온수에 투입하고, 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 황색 착색제(PY-4)를 얻었다. 얻어진 안료의 체적 평균 일차 입자 지름은 28.3nm였다.
(황색 착색제(PY-5))
이소인돌린계 황색 안료 C.I. 피그먼트 옐로우 139(BASF사제 「파리오톨 옐로우-D1819」) 500부, 염화나트륨 2500부 및 디에틸렌글리콜 250부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠사제)에 넣고, 100℃에서 6시간 혼련하였다. 이어서, 이 혼련물을 5리터의 온수에 투입하고, 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 황색 착색제(PY-5)를 얻었다. 얻어진 안료의 체적 평균 일차 입자 지름은 29.3nm였다.
(녹색 착색제(PG-1))
녹색 안료 C.I. 피그먼트 그린 58(아연프탈로시아닌, DIC주식회사제 「파스트게잉린 A110」) 500부, 염화나트륨 1500부 및 디에틸렌글리콜 250부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠사제)에 넣고, 120℃에서 8시간 혼련하였다. 이어서, 이 혼련물을 5리터의 온수에 투입하고, 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 녹색 착색제(PG-1)를 얻었다. 얻어진 안료의 체적 평균 일차 입자 지름은 25.2nm였다.
(녹색 착색제(PG-2))
녹색 안료 C.I. 피그먼트 그린 36(토요잉크세조샤제 「리오노르그린 6YK」) 500부, 염화나트륨 2500부 및 디에틸렌글리콜:250부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠제)에 넣고, 100℃에서 2시간 혼련하였다. 이어서, 이 혼련물을 5리터의 온수에 투입하고, 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 490부의 녹색 착색제(PG-2)를 얻었다. 얻어진 안료의 체적 평균 일차 입자 지름은 26.6nm였다.
(녹색 착색제(PG-3))
녹색 안료(C.I. 피그먼트 그린 7, 토요잉크세조샤제 「리오노르그린 Y-101」) 500부, 염화나트륨 1500부 및 디에틸렌글리콜 250부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠사제)에 넣고, 120℃에서 8시간 혼련하였다. 이어서, 이 혼련물을 5리터의 온수에 투입하고, 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 녹색 착색제(PG-3)를 얻었다. 얻어진 안료의 체적 평균 일차 입자 지름은 33.1nm였다.
(적색 착색제(PR-1))
적색 안료(C.I. 피그먼트 레드 177, 치바·스페셜리티·케미컬즈사제 「크로모후타르렛드 A2B」) 500부, 염화나트륨 1500부 및 디에틸렌글리콜 250부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠사제)에 넣고, 120℃에서 8시간 혼련하였다. 이어서, 이 혼련물을 5리터의 온수에 투입하고, 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 적색 착색제(PR-1)를 얻었다. 얻어진 안료의 체적 평균 일차 입자 지름은 28.3nm였다.
(청색 착색제(PB-1))
알루미늄프탈로시아닌 안료(C-1) 100부, 염화나트륨 1200부 및 디에틸렌글리콜 120부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠제)에 넣고, 70℃에서 6시간 혼련하였다. 이 혼련물을 3000부의 온수에 투입하고, 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 청색 착색제(PB-1)를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 30.4nm였다.
(청색 착색제(PB-2))
알루미늄프탈로시아닌 안료(C-1)를 알루미늄프탈로시아닌 안료(C-2)로 바꾼 것 외에는, 청색 착색제(PB-1)와 같은 솔트밀링 처리법으로, 청색 착색제(PB-2)를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 31.2nm였다.
(청색 착색제(PB-3))
알루미늄프탈로시아닌 안료(C-1)를 알루미늄프탈로시아닌 안료(C-3)로 바꾼 것 외에는, 청색 착색제(PB-1)와 같은 솔트밀링 처리법으로 청색 착색제(PB-3)를 얻었다. 평균 일차 입자 지름은 29.5nm였다.
(청색 착색제(PB-4))
청색 안료(C.I. 피그먼트 블루 15:6, BASF사제 「헤리오겐 블루 L-6700F」) 500부, 염화나트륨 2500부 및 디에틸렌글리콜 250부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠제)에 넣고, 100℃에서 2시간 혼련하였다. 이어서, 이 혼련물을 5리터의 온수에 투입하고, 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 490부의 청색 착색제(PB-4)를 얻었다. 얻어진 안료의 체적 평균 일차 입자 지름은 26.6nm였다.
(청색 착색제(PB-5))
α형 구리 프탈로시아닌계 시안 안료(C.I. 피그먼트 블루 15:1, 토요잉크세조샤제 「리오노르 블루 7120-V」) 500부, 염화나트륨:2500부 및 디에틸렌글리콜:250부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠제)에 넣고, 100℃에서 2시간 혼련하였다. 이어서, 이 혼련물을 5리터의 온수에 투입하고, 70℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 80℃에서 일주야 건조하여 490부의 청색 착색제(PB-5)를 얻었다. 얻어진 안료의 체적 평균 일차 입자 지름은 35.2nm였다.
얻어진 착색제를 표 2에 나타낸다.
<녹색 착색 조성물(DG-1)의 제조 방법>
하기 조성의 혼합물을 균일하게 되도록 교반 혼합한 후, 직경 0.5mm의 산화 지르코늄 비즈를 이용하여, 아이거-밀(아이거-재팬사제 「미니 모델 M-250 MKII」)로 5시간 분산한 후, 5.0μm의 필터로 여과하여, 녹색 착색 조성물(DG-1)을 얻었다.
녹색 착색제(PG-1) 10.0부
수지형 분산제용액 2 10.0부
아크릴 수지 용액 1 40.0부
PGMAC 40.0부
<적색 착색 조성물(DR-1)의 제조 방법>
하기 조성의 혼합물을 균일하게 되도록 교반 혼합한 후, 직경 0.5mm의 산화 지르코늄 비즈를 이용하여, 아이거-밀(아이거-재팬사제 「미니 모델 M-250 MKII」)로 5시간 분산한 후, 5.0μm의 필터로 여과하여 적색 착색 조성물(DR-1)을 얻었다.
적색 착색제(PR-1) 3.3부
적색 착색제(피그먼트 레드 254) 6.7부
치바·스페샤르티·케미컬즈사제 「IRGAPHOR RED B-CF」
수지형 분산제용액 2 10.0부
아크릴 수지 용액 1 40.0부
PGMAC 40.0부
<녹색 감광성 착색 조성물(RG-1)의 제조 방법>
하기 조성의 혼합물을 균일하게 교반 혼합한 후, 1μm의 필터로 여과하여 감광성 착색 조성물(RG-1)을 제작하였다.
착색 조성물(DG-1) 60.0부
아크릴 수지 용액 1 15.0부
(수지 용액 1)
광중합성 단량체 A 3.0부
(토아고세이 가부시키가이샤제 「아로닉스 M402」)
광중합 개시제 1.6부
(치바·재팬사제 「이르가큐아 379」)
시클로헥사논 20.4부
<적색 감광성 착색 조성물(RR-1)의 제조 방법>
하기 조성의 혼합물을 균일하게 교반 혼합한 후, 1μm의 필터로 여과하여 감광성 착색 조성물(RR-1)을 제작하였다.
착색 조성물(DR-1) 60.0부
아크릴 수지 용액 1 15.0부
(수지 용액 1)
광중합성 단량체 A 3.0부
(토아고세이 가부시키가이샤제 「아로닉스 M402」)
광중합 개시제 1.6부
(치바·재팬사제 「이르가큐아 379」)
시클로헥사논 20.4부
[실시예 1]
(착색 조성물(P-1))
하기의 성분으로 이루어지는 혼합물을 50℃에서 가온하면서, 균일하게 되도록 0.5시간 교반하였다. 그 후, 직경 0.5mm의 산화 지르코늄 비즈를 이용하여, 아이거-밀(아이거-재팬사제 「미니 모델 M-250 MKII」)로 0.5시간 분산한 후, 5μm의 필터로 여과하여 착색 조성물(P-1)을 제작하였다.
키노프탈론 색소(A1-1) 5.0부
키노프탈론 색소(A2-1) 5.0부
아크릴 수지 용액 1 50.0부
(수지 용액 1)
시클로헥사논 40.0부
[실시예 2~24, 참고예 1, 2]
(착색 조성물(P-2~24 및 P-46, 47))
키노프탈론 색소, 수지형 분산제용액, 아크릴 수지 용액, 용제의 종류, 배합량(중량부)을 표 3과 같이 변경한 것 외에는 착색 조성물(P-1)과 같게 하여 착색 조성물(P-2~24) 및 착색 조성물(P-46, 47)을 제작하였다. 또한, 착색제를 병용하는 경우, 착색제의 합계량은 모든 착색 조성물에 있어서 10부이다.
표 3 중의 약어를 하기에 나타낸다.
유기용제
·아논:시클로헥사논
[실시예 25]
(착색 조성물(P-25))
하기의 성분으로 이루어지는 혼합물을 균일하게 되도록 50℃에서 가온하면서 교반 혼합한 후, 직경 0.5mm의 산화 지르코늄 비즈를 이용하여, 아이거-밀(아이거-재팬사제 「미니 모델 M-250 MKII」)로 5시간 분산한 후, 5μm의 필터로 여과하여 착색 조성물 25(P-25)를 제작하였다.
키노프탈론 색소(A1-1) 2.5부
키노프탈론 색소(A2-1) 2.5부
황색 착색제(PY-1) 5.0부
수지형 분산제 용액 1 10.0부
(분산제 1)
아크릴 수지 용액 1 40.0부
(수지 용액 1)
시클로헥사논 40.0부
[실시예 26~45, 참고예 3~8]
(착색 조성물(P-26~45 및 P-48~53))
키노프탈론 색소, 안료, 수지형 분산제용액, 아크릴 수지 용액, 용제의 종류, 배합량(중량부)을 표 4와 같이 변경한 것 외에는 착색 조성물(P-25)과 같게 하여 착색 조성물(P-26~45) 및 착색 조성물(P-48~53)을 제작하였다. 또한, 착색제를 병용하고 있는 경우에는, 착색제의 합계량은 모든 착색 조성물에 있어서 10.0부이다.
표 4 중의 약어를 하기에 나타낸다.
유기용제
·아논:시클로헥사논
[착색 조성물의 평가]
착색 조성물(P-1~53)에 대하여 명암비, 착색력의 평가를 하기의 방법으로 행하였다. 결과는 표 5, 표 6에 표시한다.
(명암비 평가)
얻어진 착색 조성물(P-1~53)을 100mm×100mm, 1.1mm 두께의 유리 기판상에 스핀 코터를 이용하여 도포하고, 이어서 70℃에서 20분 건조하고, 방랭함으로써 도막기판을 제작하였다. 얻어진 도포 기판의 초기 명암비(초기 CR)를 측정하였다. 이때, 표면 형상 측정 장치 「Dektak8(Veeco사제)」를 이용하여 측정한 막의 두께가 1μm에 맞도록 스핀 코터의 도포 조건을 조정하여 도막을 제작하였다.
(착색력 평가)
얻어진 착색 조성물(P-1~32 및, P-34~53)과 녹색 착색 조성물(DG-1)을 혼합하여 녹색 착색 조성물을 제작하였다. 또한, 착색 조성물(P-1~32 및 P-34~53)과 녹색 착색 조성물(DG-1)의 배합 비율은, 모두 도포 기판을 제작했을 때에 C광원에서 x=0.290, y=0.600의 색도에 맞도록 비율을 선정하였다. 다음으로, 얻어진 혼합 착색 조성물을 스핀 코터를 이용하여 C광원에서 y=0.600이 되도록 도포하고, 이어서 70℃에서 20분 건조함으로써 도포 기판을 얻었다. 얻어진 도포 기판의 막의 두께의 측정 결과에 의하여 착색력을 평가하였다. 얻어진 도막의 두께 측정은 표면 형상 측정 장치 「Dektak8(Veeco사제)」를 이용하여 실시하였다. 결과는 하기 기준에 따라 판단하였다. 목적으로 하는 색도를 부여하는 막의 두께가 얇을수록 착색력이 크다는 것을 나타내고, 우수하다고 할 수 있다.
◎:2.40 미만[μm]
○:2.40 이상 2.56 미만[μm]
×:2.56 이상[μm]
또한, 얻어진 착색 조성물(P-33)과 적색 착색 조성물(DR-1)을 혼합하여 적색 착색 조성물을 작성하였다. 또한, 착색 조성물(P-33)과 적색 착색 조성물(DR-1)의 배합 비율은, 모두 도포 기판을 제작했을 때에 C광원에서 x=0.640, y=0.334의 색도에 맞도록 비율을 선정하였다. 다음으로, 얻어진 혼합 착색 조성물을 스핀 코터를 이용하여 C광원에서 x=0.640이 되도록 도포하고, 이어서 70℃에서 20분 건조함으로써 도포 기판을 얻었다. 얻어진 도포 기판의 막의 두께의 측정 결과에 따라 착색력을 평가하였다. 얻어진 도막 두께의 측정은, 표면 형상 측정 장치 「Dektak8(Veeco사제)」를 이용하여 실시하였다. 결과는 하기 기준에 따라 판단하였다. 목적으로 하는 색도를 부여하는 막의 두께가 얇을수록, 착색력이 크다는 것을 나타내고, 우수하다고 할 수 있다.
◎:1.52 미만[μm]
○:1.52 이상 1.60 미만[μm]
×:1.60 이상[μm]
표 5 및 표 6에 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 특징인 착색제가, 특정 구조의 키노프탈론 색소[A1]와 특정 구조의 키노프탈론 색소[A2]를 함유하는 착색 조성물은, 명암비가 매우 높고 착색력이 뛰어났다.
그 중에서도, 실시예 25~45(착색 조성물(P-25~45))처럼 착색제가 안료를 포함하는 경우에는, 명암비가 더욱 양호하였다.
또한, 실시예 3(착색 조성물(P-3))과 실시예 6, 7(착색 조성물(P-6, 7))을 비교하면, 수지형 분산제를 포함하는 착색 조성물(P-6, 7)쪽이 명암비의 관점에서 더욱 양호하였다.
한편, 참고예의 착색 조성물과 같이, 키노프탈론 색소[A2]를 포함하지 않는 경우에는, 형광의 영향으로 명암비가 낮은 결과였다. 또한, 키노프탈론 색소[A1]를 포함하지 않는 경우, 형광이 나오지 않기 때문에 명암비는 양호하지만, 착색력이 매우 나쁜 결과였다.
[실시예 46]
(감광성 착색 조성물(R-1))
하기 조성의 혼합물을 균일하게 교반 혼합한 후, 1μm의 필터로 여과하여 감광성 착색 조성물(R-1)을 제작하였다.
착색 조성물(P-1) 60.0부
아크릴 수지 용액 1 15.0부
(수지 용액 1)
광중합성 단량체 A 3.0부
(토아고세이 가부시키가이샤제 「아로니크스 M402」)
광중합 개시제 1.6부
(치바·재팬사제 「이르가큐아 379」)
시클로헥사논 20.4부
[실시예 47~90, 참고예 9~16]
(감광성 착색 조성물(R-2~53))
착색 조성물, 아크릴 수지 용액, 광중합성 단량체, 광중합 개시제, 증감제, 유기용제, 산화 방지제의 종류, 배합량(중량부)을 표 7~9와 같이 변경한 것 외에는 감광성 착색 조성물(R-1)과 같게 하여, 감광성 착색 조성물(R-2~53)을 제작하였다.
표 7~9 안의 약어에 대하여 이하에 나타낸다. 광중합성 단량체·광중합성 단량체 A:디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트/펜타아크릴레이트 혼합물(토아고세이 가부시키가이샤제 「아로닉스 M402」) 광중합 개시제·개시제A:2-(디메틸아미노)-2-[(4-메틸페닐)메틸]-1-[4-(4-모폴리닐)페닐]-1-부타논(치바·재팬사제 「이르가큐아 379」)·개시제B:에타논, 1-[9-에틸-6-(2-메틸벤조일)-9H-카르바졸-3-일]-, 1-(0-아세틸옥심)(치바·재팬사제 「이르가큐아 OXE02」) 증감제·증감제A:4,4'-디에틸아미노벤조페논(호도가야 카가쿠샤제 「EAB-F」) 산화 방지제·산화 방지제 A:힌다트페놀계 산화 방지제 펜타에리트리톨테트라키스[3-(3,5-디-tert-부틸-4-히드록시페닐)프로피오네이트·산화 방지제 B:유황계 산화 방지제 3,3'-티오디프로판산디옥타데실·산화 방지제 C:인계 산화 방지제 트리스[2,4-디-(tert)-부틸페닐]포스핀·산화 방지제 D:힌다트아민계 산화 방지제 비스(2,2,6,6-테트라메틸-4-피페리딜)세바케이트·산화 방지제 E:살리실산에스테르계 산화 방지제 살리실산p-옥틸페닐 유기용제·아논:시클로헥사논
[감광성 착색 조성물의 평가]
감광성 착색 조성물(R-1~53)에 대하여 명암비, 착색력 및 명도의 평가를 하기의 방법으로 실시하였다. 결과는 표 10~12에 나타낸다.
(명암비 평가)
얻어진 감광성 착색 조성물(R-1~53)을 100mm×100mm, 1.1mm 두께의 유리 기판상에 스핀 코터를 이용하여 도포하고, 이어서 70℃에서 20분 건조하고, 방랭함으로써 도막 기판을 제작하였다. 얻어진 도포 기판의 초기 명암비(초기 CR)를 측정하였다. 이때, 표면 형상 측정 장치 「Dektak8(Veeco사제)」를 이용하여 측정한 막의 두께가 1μm에 맞도록 스핀 코터의 도포 조건을 조정하고, 도막을 제작하였다.
(착색력 평가)
얻어진 감광성 착색 조성물(R-1~32 및 R-34~53)과 녹색 감광성 착색 조성물(RG-1)을 혼합하여 녹색 감광성 착색 조성물을 제작하였다. 또한, 녹색 감광성 착색 조성물(R-1~53)과 녹색 감광성 착색 조성물(RG-1)의 배합 비율은, 모두 도포 기판을 제작했을 때에 C광원에서 x=0.290, y=0.600의 색도에 맞도록 비율을 선정하였다. 다음으로, 얻어진 혼합 착색 조성물을 스핀 코터를 이용하여 C광원에서 y=0.600이 되도록 도포하고, 이어서 70℃에서 20분 건조함으로써 도포 기판을 얻었다. 얻어진 도포 기판의 막의 두께의 측정 결과에 따라 착색력을 평가하였다. 얻어진 도막의 두께의 측정은, 표면 형상 측정 장치 「Dektak8(Veeco사제)」를 이용하여 실시하였다. 결과는 하기 기준에 따라서 판단하였다. 목적으로 하는 색도를 부여하는 막의 두께가 얇을수록 착색력이 크다는 점을 나타내고, 우수하다고 할 수 있다.
◎:3.91 미만[μm]
○:3.91 이상 4.17 미만[μm]
×:4.17 이상[μm]
얻어진 감광성 착색 조성물(R-33)과 적색 감광성 착색 조성물(RR-1)을 혼합하여 적색 착색 조성물을 작성하였다. 또한, 감광성 착색 조성물(R-33)과 적색 감광성 착색 조성물(RR-1)의 배합 비율은, 모두 도포 기판을 제작했을 때에 C광원에서 x=0.640, y=0.334의 색도에 맞도록 비율을 선정하였다. 다음으로, 얻어진 혼합 착색 조성물을 스핀 코터를 이용하여 C광원에서 x=0.640이 되도록 도포하고, 이어서 70℃에서 20분 건조함으로써 도포 기판을 얻었다. 얻어진 도포 기판의 막의 두께의 측정 결과에 따라 착색력을 평가하였다. 얻어진 도막의 두께의 측정은, 표면 형상 측정 장치 「Dektak8(Veeco사제)」를 이용하여 실시하였다. 결과는 하기 기준에 따라 판단하였다. 목적으로 하는 색도를 부여하는 막의 두께가 얇을수록 착색력이 크다는 것을 나타내고, 뛰어나다고 할 수 있다.
◎:2.47 미만[μm]
○:2.47 이상 2.61 미만[μm]
×:2.61 이상[μm]
(도막의 명도 평가)
감광성 착색 조성물(R-1~32, R-34~53)을 100mm×100mm, 1.1mm 두께의 유리 기판상에 스핀 코터를 이용하여 도포하고, 이어서 70℃에서 20분 건조하고, 그 다음 220℃에서 30분간 가열, 방랭함으로써 도막 기판을 제작하였다. 얻어진 도막의 명도 Y(C)를 현미분광광도계(올림퍼스 코가쿠사 「OSP-SP100」)를 이용하여 측정하였다. 제작한 도막 기판은, 220℃에서의 열처리 후에 C광원에서 x=0.290, y=0.600의 색도에 맞도록 하였다.
또한, 감광성 착색 조성물(R-33)에 관해서는, 색도가 x=0.640, y=0.334의 색도에 맞도록 한 것 외에는 상술한 방법으로 명도의 평가를 실시하였다.
표 10~표 12에 나타내듯이, 본 실시형태의 특징인 착색제가 특정 구조의 키노프탈론 색소[A1]와 특정 구조의 키노프탈론 색소[A2]를 함유하는 감광성 착색 조성물은, 명암비가 매우 높고 착색력도 우수하였다.
그 중에서도, 실시예 70~90(감광성 착색 조성물(R-25~45))과 같이, 더 안료를 포함하는 경우에는, 명암비가 더욱 양호하였다. 또한, 실시예 48(감광성 착색 조성물(R-3))과 실시예 51, 52(감광성 착색 조성물(R-6, 7))를 비교하면, 수지형 분산제를 포함하는 감광성 착색 조성물(R-6, 7) 쪽이 명암비의 관점에서 더욱 양호하였다.
한편, 참고예의 감광성 착색 조성물과 같이, 키노프탈론 색소[A2]를 포함하지 않는 경우, 형광의 영향으로 명암비가 낮은 결과였다. 또한, 키노프탈론 색소[A1]를 포함하지 않는 경우, 형광이 나오지 않기 때문에 명암비는 양호하지만, 착색력이 매우 나쁜 결과였다.
또한, 명도에 대해서, 본 실시형태의 감광성 착색 조성물은, 모두 참고예의 감광성 착색 조성물보다 명도가 높고 양호한 결과였다. 또한, 안료로서 아연 프탈로시아닌 안료, 또는 알루미늄프탈로시아닌 안료를 포함하는 감광성 착색 조성물(R-30, 31~33, 36~45)의 명도는, 매우 고명도이고 우수하였다.
[칼라 필터의 제작]
우선, 칼라 필터의 제작에 사용하는 청색 감광성 착색 조성물의 제작을 실시하였다. 또한, 적색에 대해서는 감광성 착색 조성물(R-33), 녹색에 대해서는 감광성 착색 조성물(R-41)을 사용하였다.
(청색 감광성 착색 조성물(RB-1)의 제작)
하기 조성의 혼합물을 균일하게 되도록 교반 혼합한 후, 직경 0.5mm의 산화 지르코늄 비즈를 이용하여, 아이거-밀(아이거-재팬사제 「미니 모델 M-250 MKII」)로 5시간 분산한 후, 5.0μm의 필터로 여과하여 청색 착색 조성물(DB-6)을 제작하였다.
청색 안료(C.I. 피그먼트 블루 15:6) 7.2부
보라색 안료(C.I. 피그먼트 바이올렛 23) 4.8부
수지형 분산제(치바·재팬사제 「EFKA4300」) 1.0부
아크릴 수지 용액 1 35.0부
PGMAC 52.0부
계속해서, 하기 조성의 혼합물을 균일하게 되도록 교반 혼합한 후, 1.0μm의 필터로 여과하여 청색 감광성 착색 조성물(RB-1)을 제작하였다.
청색 착색 조성물(DB-6) 34.0부
아크릴 수지 용액 2 15.2부
광중합성 단량체(토아고세이샤제 「아로닉스 M400」) 3.3부
광중합 개시제(치바·재팬사제 「이르가큐아 907」) 2.0부
증감제(호도가야 카가쿠 고교사제 「EAB-F」) 0.4부
에틸렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 45.1부
(칼라 필터의 제작)
유리 기판상에 블랙 매트릭스를 패턴 가공하고, 상기 기판상에 스핀 코터로 적색 감광성 착색 조성물(R-33)을 C광원에 있어서(이하, 녹색, 청색에도 이용한다) x=0.640, y=0.334가 되도록 하는 막의 두께에 도포하여 착색 피막을 형성하였다. 상기 피막에 포토마스크를 통과시키고, 초고압 수은 램프를 이용하여 300mJ/cm2의 자외선을 조사하였다. 그 다음 0.2중량%의 탄산나트륨 수용액으로 이루어지는 알칼리 현상액으로 스프레이 현상하여 미노광 부분을 없앤 후, 이온 교환수로 세정하고, 이 기판을 230℃에서 20분 가열하여 적색 필터 세그먼트를 형성하였다. 같은 방법으로, 녹색 감광성 착색 조성물(R-41)을 y=0.600이 되도록, 청색 감광성 착색 조성물(RB-1)을 이용하여 x=0.150, y=0.060이 되도록 각각 도포하고, 녹색 필터 세그먼트, 청색 필터 세그먼트를 형성하여 칼라 필터를 얻었다.
적색 감광성 착색 조성물(R-33), 녹색 감광성 착색 조성물(R-41)을 이용함으로써, 고명암비, 고명도인 칼라 필터를 제작하는 것이 가능하였다.
<<실시형태 VIII>>
<키노프탈론 색소의 제조 방법>
키노프탈론 색소 1
[화학식 118]
8-히드록시퀴날딘 6.8부와 4-에톡시무수프탈산 9부, 안식향산 30부를 혼합하여, 200℃에서 5시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올을 50부 더하고 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 또한, 고체를 메탄올 400부 안에 넣어 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조하여 6.1부의 생성물을 얻었다. 수율은 42%였다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=333.23(분자량 333.10)으로 목적물임을 확인하였다.
키노프탈론 색소 2
[화학식 119]
8-히드록시퀴날딘 9.7부와 4-히드록시무수프탈산 10부, 안식향산 30부, 안식향산메틸 40부를 혼합하여, 200℃에서 5시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올을 50부 더하여 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 또한, 고체를 메탄올 400부 안에 넣어 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조하여 3.4부의 생성물을 얻었다. 수율은 18%였다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=305.15(분자량 305.07)로 목적물임을 확인하였다.
[실시예 1]
키노프탈론 색소 3
[화학식 120]
키노프탈론 색소 1 3.0부를 N,N-디메틸아세트아미드 30부에 혼합하고, 수산화나트륨 0.4부, 1-브로모-2-에틸헥산 2.1부를 추가로 혼합하여 105℃에서 1시간 교반하였다. 방랭 후, 클로로포름 20부, 물 100부를 더하여 유기층을 추출하였다. 유기층에 황산마그네슘을 5부 더한 후, 건조시키고, 여과한 뒤 구별하고 감압농축하였다. 얻어진 농축물을 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피(클로로포름/초산에틸=5/1(용적비))로 정제하여 3.2부의 생성물을 얻었다. 수율은 81%였다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=445.33(분자량 445.23)으로 목적물임을 확인하였다.
[실시예 2]
키노프탈론 색소 4
[화학식 121]
8-(2-에틸헥실옥시)-5-페닐-2-메틸퀴놀린 3.0부와 4-에톡시무수프탈산 1.7부, 안식향산 30부를 혼합하여 200℃에서 5시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올을 100부 더하고 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 또한, 고체를 메탄올 200부 안에 넣고 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조하여 3.4부의 생성물을 얻었다. 수율은 75%였다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=521.35(분자량 521.26)로 목적물임을 확인하였다.
[실시예 3]
키노프탈론 색소 5
[화학식 122]
키노프탈론 색소 1 3.0부를 N,N-디메틸아세트아미드 30부에 혼합하고, 수산화나트륨 0.4부, 1-브로모디에틸에테르 1.7부를 더 혼합하여, 105℃에서 1시간 교반하였다. 방랭 후, 클로로포름 20부, 물 100부를 더하여 유기층을 추출하였다. 유기층에 황산마그네슘 5부를 더한 후 건조시키고, 여과한 뒤 구별하고, 감압농축하였다. 얻어진 농축물을 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피(클로로포름/초산에틸=5/1(용적비))로 정제하여 3.0부의 생성물을 얻었다. 수율은 83%였다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=405.32(분자량 405.16)로 목적물인 것을 확인하였다.
[실시예 4]
키노프탈론 색소 6
[화학식 123]
키노프탈론 색소 2 3.0부를 N,N-디메틸아세트아미드 30부에 혼합하고, 수산화나트륨 0.9부, 1-브로모-2-에틸헥산 4.2부를 더 혼합하여 105℃에서 1시간 교반하였다. 방랭 후, 클로로포름 20부, 물 100부를 더하여 유기층을 추출하였다. 유기층에 황산마그네슘 5부를 더한 후, 건조시키고, 여과한 뒤 구별하고, 감압농축하였다. 얻어진 농축물을 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피(클로로포름/초산에틸=7/1(용적비))로 정제하여 4.1부의 생성물을 얻었다. 수율은 78%였다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=529.45(분자량 529.32)로 목적물인 것을 확인하였다.
[실시예 5]
키노프탈론 색소 7
[화학식 124]
8-(2-에틸헥실옥시)-2-메틸퀴놀린 3.0부와 4-시클로헥실옥시무수프탈산 2.7부, 안식향산 30부를 혼합하고, 200℃에서 5시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올을 100부 더하여 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 또한, 고체를 메탄올 200부 안에 넣고 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조하여 4.6부의 생성물을 얻었다. 수율은 83%였다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=499.29(분자량 499.27)로 목적물인 것을 확인하였다.
[실시예 6]
키노프탈론 색소 8
[화학식 125]
8-(2-에틸헥실옥시)-2-메틸퀴놀린 3.0부와 4-페녹시무수프탈산 2.7부, 안식향산 30부를 혼합하여, 200℃에서 5시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올을 100부 더하고 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 또한, 고체를 메탄올 200부 안에 넣고 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조하여 4.4부의 생성물을 얻었다. 수율은 81%였다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=493.41(분자량 493.23)로 목적물인 것을 확인하였다.
[실시예 7]
키노프탈론 색소 9
[화학식 126]
키노프탈론 색소 2 3.0부를 N,N-디메틸아세트아미드 30부에 혼합하고, 수산화나트륨 0.9부, 1-브로모-4-트리플루오로메틸벤젠 5.3부를 더 혼합하여, 105℃에서 1시간 교반하였다. 방랭 후, 클로로포름 20부, 물 100부를 더하여 유기층을 추출하였다. 유기층에 황산마그네슘 5부를 더한 후 건조시키고, 여과한 뒤 구별하고, 감압 농축하였다. 얻어진 농축물을 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피(클로로포름/초산에틸=5/1(용적비))로 정제하여 4.5부의 생성물을 얻었다. 수율은 78%였다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=593.58(분자량 593.11)로 목적물인 것을 확인하였다.
[실시예 8]
키노프탈론 색소 10
[화학식 127]
8-(2-에틸헥실옥시)-2-메틸퀴놀린 3.0부와 4-(2-에톡시에톡시)무수프탈산 2.6부, 안식향산 30부를 혼합하여 200℃에서 5시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올을 100부 더하고 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 또한, 고체를 메탄올 200부 안에 넣고 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조하여 4.3부의 생성물을 얻었다. 수율은 79%였다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=489.46(분자량 489.25)으로 목적물인 것을 확인하였다.
[실시예 9]
키노프탈론 색소 11
[화학식 128]
8-(2-에틸헥실옥시)-2-메틸퀴놀린 3.0부와 4-(2-(1,3-디옥산-2-일) 에톡시)무수프탈산 3.1부, 안식향산 30부를 혼합하고, 200℃에서 5시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올을 100부 더하여 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 또한, 고체를 메탄올 200부 안에 넣고 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조하여 4.3부의 생성물을 얻었다. 수율은 74%였다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=531.56(분자량 531.26)으로 목적물인 것을 확인하였다.
[실시예 10]
키노프탈론 색소 12
[화학식 129]
2-에틸헥실5-(2-메틸퀴놀린-8-일옥시)부타노에이트 3.0부와 메틸4-(1,3-디옥소-1,3-디히드로이소벤조푸란-5-일옥시)부타노에이트 2.2부, 안식향산 30부를 혼합하고, 200℃에서 5시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올을 100부 더하고 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 또한, 고체를 메탄올 200부 안에 넣어 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조하여 3.6부의 생성물을 얻었다. 수율은 72%였다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=603.62(분자량 603.28)로 목적물인 것을 확인하였다.
[실시예 11]
키노프탈론 색소 13
[화학식 130]
키노프탈론 색소 2 3.0부를 N,N-디메틸아세트아미드 30부에 혼합하고, 수산화나트륨 0.9부, 2-에틸헥실4-브로모낙산 6.6부를 더 혼합하여, 105℃에서 1시간 교반하였다. 방랭 후, 클로로포름 20부, 물 100부를 더하여 유기층을 추출하였다. 유기층에 황산마그네슘 5부를 더한 후, 건조시키고, 여과한 뒤 구별하여, 감압 농축하였다. 얻어진 농축물을 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피(클로로포름/초산에틸=10/1(용적비))로 정제하고, 4.9부의 생성물을 얻었다. 수율은 71%였다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=701.67(분자량 701.39)로 목적물인 것을 확인하였다.
[실시예 12]
키노프탈론 색소 14
[화학식 131]
키노프탈론 색소 2 3.0부를 N,N-디메틸아세트아미드 30부에 혼합하고, 수산화나트륨 0.9부, 2-에틸헥실5-브로모길초산 6.9부를 더 혼합하여, 105℃에서 1시간 교반하였다. 방랭 후, 클로로포름 20부, 물 100부를 더하여 유기층을 추출하였다. 유기층에 황산마그네슘 5부를 더한 후, 건조시키고, 여과한 뒤 구별하여, 감압 농축하였다. 얻어진 농축물을 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피(클로로포름/초산에틸=10/1(용적비))로 정제하여 5.0부의 생성물을 얻었다. 수율은 70%였다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=729.83(분자량 729.42)로 목적물인 것을 확인하였다.
[실시예 13]
키노프탈론 색소 15
[화학식 132]
2-에틸헥실5-(2-메틸퀴놀린-8-일옥시)펜타노에이트 3.0부와 2-에틸헥실4-(1,3-디옥소-1,3-디히드로이소벤조푸란-5-일옥시)부타노에이트 3.0부, 안식향산 30부를 혼합하고, 200℃에서 5시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올을 100부 더하여 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 또한, 고체를 메탄올 200부 안에 넣고 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조하여 3.5부의 생성물을 얻었다. 수율은 65%였다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=715.90(분자량 715.41)으로 목적물인 것을 확인하였다.
[실시예 14]
키노프탈론 색소 16
[화학식 133]
키노프탈론 색소 2 3.0부를 N,N-디메틸아세트아미드 30부에 혼합하고, 수산화나트륨 0.9부, 2-(2-에틸헥실옥시)에틸5-브로모길초산 8.0부를 더 혼합하여, 105℃에서 1시간 교반하였다. 방랭 후, 클로로포름 20부, 물 100부를 더하여 유기층을 추출하였다. 유기층에 황산마그네슘을 5부 더한 후, 건조시키고, 여과한 뒤 구별하여, 감압 농축하였다. 얻어진 농축물을 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피(클로로포름/초산에틸=10/1(용적비))로 정제하여 5.9부의 생성물을 얻었다. 수율은 73%였다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=817.88(분자량 817.48)로 목적물인 것을 확인하였다.
[실시예 15]
키노프탈론 색소 17
[화학식 134]
키노프탈론 색소 2 3.0부를 N,N-디메틸아세트아미드 30부에 혼합하고, 수산화나트륨 0.9부, 2-(3-(2-에틸헥실옥시)프로폭시)에틸5-브로모길초산 9.3부를 더 혼합하여, 105℃에서 1시간 교반하였다. 방랭 후, 클로로포름 20부, 물 100부를 더하여 유기층을 추출하였다. 유기층에 황산마그네슘을 5부 더한 후, 건조시키고, 여과한 뒤 구별하여, 감압 농축하였다. 얻어진 농축물을 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피(클로로포름/초산에틸=10/1(용적비))로 정제하여 6.4부의 생성물을 얻었다. 수율은 71%였다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=919.91(분자량 919.54)로 목적물인 것을 확인하였다.
[실시예 16]
키노프탈론 색소 18
[화학식 135]
키노프탈론 색소 1 3.0부를 N,N-디메틸아세트아미드 30부에 혼합하고, 수산화나트륨 0.5부, 7-옥사비시클로[4. 1. 0]헵탄-3-카르본산2-에틸헥실 4.5부를 더 혼합하여, 105℃에서 1시간 교반하였다. 방랭 후, 클로로포름 20부, 물 100부를 더하여 유기층을 추출하였다. 유기층에 황산마그네슘을 5부 더한 후, 건조시키고, 여과한 뒤 구별하여, 감압 농축하였다. 얻어진 농축물을 실리카 겔 컬럼 크로마토그래피(클로로포름/초산에틸=10/1(용적비))로 정제하여 3.9부의 생성물을 얻었다. 수율은 75%였다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=587.51(분자량 587.29)로 목적물인 것을 확인하였다.
[실시예 17]
키노프탈론 색소 19
[화학식 136]
4-히드록시-3-(2-메틸퀴놀린-8-일옥시)시클로헥산카르본산-2-에틸헥실 3.0부와 5-(2-페녹시에톡시)무수프탈산 2.1부, 안식향산 30부를 혼합하여, 200℃에서 5시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올을 100부 더하고 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 또한, 고체를 메탄올 200부 안에 넣고 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조하여 3.6부의 생성물을 얻었다. 수율은 73%였다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=679.76(분자량 679.31)으로 목적물인 것을 확인하였다.
[실시예 18]
키노프탈론 색소 20
[화학식 137]
비스(2-에틸헥실)4-히드록시-5-(2-메틸퀴놀린-8-일옥시)시클로헥산-1,2-디카르본산 3.0부와 5-(2-페녹시에톡시)무수프탈산 1.5부, 안식향산 30부를 혼합하고, 200℃에서 5시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올을 100부 더하고 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 또한, 고체를 메탄올 200부 안에 넣고 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조하여 3.4부의 생성물을 얻었다. 수율은 78%였다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=835.88(분자량 834.43)로 목적물인 것을 확인하였다.
[실시예 19]
키노프탈론 색소 21
[화학식 138]
비스(2-에틸헥실)4-히드록시-5-(2-메틸퀴놀린-8-일옥시)시클로헥산-1,2-디카르본산 3.0부와 5-페노에톡시 무수프탈산 1.4부, 안식향산 30부를 혼합하고, 200℃에서 5시간 교반하였다. 방랭 후, 메탄올을 100부 더하고 1시간 교반하였다. 그리고, 석출되는 고체를 흡인여과로 수집하였다. 또한, 고체를 메탄올 200부 안에 넣고 1시간 교반한 후, 흡인여과로 고체를 수집하였다. 진공건조기(40℃)로 하룻밤 건조하여 3.2부의 생성물을 얻었다. 수율은 75%였다. 질량 분석 장치(TOF-MS:부르카·다르토니쿠스사제 autoflexII)로 화합물의 동정을 실시하였다. m/z=819.72(분자량 819.43)으로 목적물인 것을 확인하였다.
[참고예 1]
키노프탈론 색소 22
[화학식 139]
특개평 6-009891호 공보의 색소(IV) 합성법에 기초하여 합성을 실시하였다.
[참고예 2]
키노프탈론 색소 23
[화학식 140]
Disperse Yellow 54를 사용하였다.
<아크릴 수지 용액의 조제>
세퍼러블 4구 플라스크에 온도계, 냉각관, 질소 가스 도입관, 교반장치를 설치한 반응용기에 시클로헥사논 70.0부를 넣고, 80℃로 온도를 상승시키고, 반응용기 내를 질소 치환한 후, 적하관으로부터 n-부틸메타크릴레이트 13.3부, 2-히드록시에틸메타크릴레이트 4.6부, 메타크릴산 4.3부, 파라쿠밀페놀에틸렌옥사이드 변성 아크릴레이트(토아고세이 가부시키가이샤제 「아로닉스 M110」) 7.4부, 2,2'-아조비스이소부틸로니트릴 0.4부의 혼합물을 2시간에 걸쳐서 적하하였다. 적하 종료 후, 3시간 더 반응을 계속하여, 중량평균 분자량 26000의 아크릴 수지 용액을 얻었다. 실온까지 냉각한 후, 수지 용액 약 2g을 샘플링하여 180℃, 20분 가열 건조하여 불휘발분을 측정하고, 먼저 합성한 수지 용액에 불휘발분이 20중량%가 되도록 메톡시프로필아세테이트를 첨가하여 아크릴 수지 용액을 조제하였다.
여기에서, 아크릴 수지의 중합 평균 분자량(Mw)은, TSKgel 컬럼(토소사제)을 이용하고, RI검출기를 구비한 GPC(토소사제, HLC-8120 GPC)로, 전개 용매에 THF를 이용하여 측정한 폴리스틸렌 환산의 중량평균 분자량(Mw)이다.
<안료의 제조 방법>
(청색 안료 1의 제작)
프탈로시아닌계 청색 안료 C.I. 피그먼트 블루 15:6(토요잉크세조 가부시키가이샤제 「LIONOL BLUE ES」) 200부, 염화나트륨 1400부 및 디에틸렌글리콜 360부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠제)에 넣고, 80℃에서 6시간 혼련하였다. 이어서, 이 혼련물을 8리터의 온수에 투입하고, 80℃로 가열하면서 2시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 85℃에서 일주야 건조하여 190부의 청색 안료 1을 얻었다. 얻어진 안료의 평균 일차 입자 지름은 79nm였다.
(보라색 안료 1의 제작)
디옥사진계 보라색 안료 C.I. 피그먼트 바이올렛 23(토요잉크세조 가부시키가이샤제 「LIONOGEN VIOLET RL」) 200부, 염화나트륨 1400부 및 디에틸렌글리콜 360부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠제)에 넣고, 80℃에서 6시간 혼련하였다. 이어서, 이 혼련물을 8리터의 온수에 투입하고, 80℃로 가열하면서 2시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 85℃에서 일주야 건조하여 190부의 보라색 안료 1을 얻었다. 얻어진 안료의 평균 일차 입자 지름은 28nm였다.
(녹색 안료 1의 제작)
프탈로시아닌계 녹색 안료 C.I. 피그먼트 그린 58(DIC사제 「FASTGEN GREEN A110」)을 시판품 그대로 이용하였다. 녹색 안료 1의 평균 일차 입자 지름은 22nm였다.
(청색 안료 2의 제작)
반응용기 안에서, n-아밀알코올 1250부에 프탈로디니트릴 225부와 염화알루미늄 무수물 78부를 혼합 교반하였다. 여기에, DBU(1,8-Diazabicyclo[5. 4. 0]undec-7-ene) 266부를 더하여 온도를 상승시키고, 136℃에서 5시간 환류하였다. 교반한 채로 30℃까지 냉각시킨 반응 용액을 메탄올 5000부, 물 10000부로 이루어지는 혼합용매 안에 교반하면서 주입하여 청색의 현탁액을 얻었다. 이 현탁액을 여과하여, 메탄올 2000부, 물 4000부로 이루어지는 혼합 용매로 세정하고, 건조하여, 135부의 클로로알루미늄프탈로시아닌(AlPc-Cl)을 얻었다. 이어서, 반응용기 안에서, 농황산 1200부에 클로로알루미늄프탈로시아닌 100부를 실온에서 더하였다. 40℃, 3시간 교반한 후, 3℃의 냉수 24000부에 이 황산용액을 주입하였다. 생성한 청색의 석출물을 여과, 수세, 건조시켜서, 92부의 히드록시알루미늄프탈로시아닌(AlPc-OH)을 얻었다.
반응용기에, N,N-디메틸폼아미드 2000부, AlPc-OH 100부, 인산디페닐 53.9부를 더하였다. 85℃에서 3시간 반응시킨 후, 물 12000부 안에 이 용액을 주입하였다. 반응 생성물을 여과하고, 물 24000부로 세정 후, 감압하에서 60℃에서 일주야 건조시키고, 123부의 알루미늄프탈로시아닌(AlPc-DPP)을 얻었다. 이 AlPc-DPP안료 50부, 염화나트륨 150부 및 디에틸렌글리콜 25부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠사제)에 넣고, 120℃에서 6시간 혼련하였다. 이어서, 이 혼련물을 5리터의 온수에 투입하고, 80℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 85℃에서 일주야 건조하여 청색 안료 2를 얻었다. 얻어진 안료의 평균 일차 입자 지름은 29nm였다.
(황색 안료 1의 제작)
키노프탈론계 황색 안료 C.I. 피그먼트 옐로우 138(BASF사제 상품명 파리오톨 옐로우-K0961HD) 270부, 염화나트륨 1350부 및 디에틸렌글리콜 500부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠제)에 넣고, 120℃에서 6시간 혼련하였다. 이어서, 이 혼련물을 8리터의 온수에 투입하고, 80℃로 가열하면서 2시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 85℃에서 일주야 건조하여 250부의 황색 안료 3을 얻었다. 얻어진 안료의 평균 일차 입자 지름은 36nm였다.
(황색 안료 2의 제작)
니켈 착화합물계 황색 안료 C.I. 피그먼트 옐로우 150(랑크세스사제 「E-4 GN」) 200부, 염화나트륨 1400부 및 디에틸렌글리콜 360부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠제)에 넣고, 120℃에서 6시간 혼련하였다. 이어서, 이 혼련물을 8리터의 온수에 투입하고, 80℃로 가열하면서 2시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 85℃에서 일주야 건조하여 190부의 황색 안료 2를 얻었다. 얻어진 안료의 평균 일차 입자 지름은 67nm였다.
(황색 안료 3의 제작)
이소인돌린계 황색 안료 C.I. 피그먼트 옐로우 139(치바·재팬사제 「이르가포아 옐로우 2R-CF」) 500부, 염화나트륨 500부 및 디에틸렌글리콜 250부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠제)에 넣고, 120℃에서 8시간 혼련하였다. 이어서, 이 혼련물을 5리터의 온수에 투입하고, 80℃로 가열하면서 1시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 85℃에서 일주야 건조하여 490부의 황색 안료 1을 얻었다. 얻어진 안료의 평균 일차 입자 지름은 92nm였다.
(적색 안료 1의 제작)
안트라퀴논계 적색 안료 C.I. 피그먼트 레드 177(치바·재팬사제 「크로모후타르렛드 A2B」) 200부, 염화나트륨 1400부 및 디에틸렌글리콜 360부를 스테인레스제 1갤론니더(이노우에 세사쿠죠제)에 넣고, 80℃에서 6시간 혼련하였다. 그 다음 이 혼련물을 8리터의 온수에 투입하고, 80℃로 가열하면서 2시간 교반하여 현탁액 상태로 하고, 여과, 수세를 반복하여 염화나트륨 및 디에틸렌글리콜을 제거한 후, 85℃에서 일주야 건조하여 190부의 적색 안료 1을 얻었다. 얻어진 안료의 평균 일차 입자 지름은 54nm였다.
(착색 조성물 Q-1의 제작)
하기 혼합물을 균일하게 되도록 교반 혼합한 후, 직경 0.5mm의 산화 지르코늄 비즈를 이용하여, 아이거-밀(아이거-재팬사제 「미니 모델 M-250 MKII」)로 5시간 분산한 후, 5.0μm의 필터로 여과하여 착색 조성물 Q-1을 제작하였다.
키노프탈론 색소 1 :11.0부
먼저 조정한 아크릴 수지 용액 :40.0부
시클로헥사논 :48.0부
(착색 조성물 Q-2~23의 제작)
이하, 키노프탈론 색소 1을 표 1에 나타내는 키노프탈론 색소로 바꾼것 이외에는, 착색 조성물 Q-1과 같게 하여 착색 조성물 Q-2~23을 제작하였다.
(착색 조성물 DP-1의 제작)
하기 혼합물을 균일하게 되도록 교반 혼합한 후, 직경 0.5mm의 산화 지르코늄 비즈를 이용하여, 아이거-밀(아이거-재팬사제 「미니 모델 M-250 MKII」)로 5시간 분산한 후, 5.0μm의 필터로 여과하여 착색 조성물(DP-1)을 제작하였다.
청색 안료 1 (C.I. 피그먼트 블루 15:6) :11.0부
먼저 조정한 아크릴 수지 용액 :40.0부
프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMAC) :48.0부
수지형 분산제 (치바·재팬사제 「EFKA4300」) :1.0부
(착색 조성물 DP-2~8의 제작)
이하, 청색 안료 1을 표 2에 나타내는 안료로 바꾼 것 이외에는, 착색 조성물 DP-1과 같게 하여 착색 조성물 DP-2~8을 제작하였다.
[실시예 20~38, 참고예 3~9]
<착색 조성물 Q-1~23, DP-5~7의 도막 이물 시험>
평가는 시험 기판을 제작하고 입자의 수를 세어 실시하였다. 투명 기판상에 건조 도막이 약 2.0μm가 되도록 착색 조성물을 도포하고, 오븐에서 230℃ 20분 가열하여 시험 기판을 얻었다. 평가는 올림퍼스 시스템사제 금속 현미경 「BX60」를 이용하여 표면 관찰을 실시하였다. 배율은 500배로 하고, 투과로 임의의 5시야에서 관측 가능한 입자의 수를 센다. 하기 평가 결과에 있어서, ◎, ○은 양호이고, △는 이물은 많으나 사용상 문제없는 레벨이며, ×는 이물에 의한 도공 얼룩이 발생하는 것이다.
◎:5개 미만
○:5개 이상, 20개 미만
△:20개 이상, 100개 미만
×:100개 이상
이하, 표 3에 그 결과를 나타낸다.
<착색 조성물 Q-1~23, DP-5~7의 분광 평가>
투명 기판상에 450nm 파장의 투과율을 5%가 되도록 도막을 작성하고, 그때의 500nm와 550nm의 투과율의 값을 측정하였다. 500nm와 550nm의 투과율이 높을수록 명도가 양호하다. 하기의 평가 결과에서, 키노프탈론 색소 및 황색 안료를 규격화했을 때의 500nm와 550nm의 투과율이, ○은 99% 이상, △은 97이상 99%미만, ×은 97%미만이다. 99% 이상인 것이 명도가 높아지고 바람직하다. 이하, 표 3에 그 결과를 나타낸다. 또한, 실시예 1, 참고예 1, 4의 도막의 분광을 도 1~3에 나타낸다.
실시예 20~38은, 도막 이물도 적고 양호한 결과였다. 또한, 실시예 20~38은 분광 특성이 뛰어난 결과이고, 명도가 높아지는 분광 형상을 나타내었다. 참고예 5~8은 550nm에서의 투과율은 비교적 양호하지만, 500nm에서의 투과율이 낮고, 명도 향상을 전망할 수 없는 분광 형상을 나타내었다.
키놀린환에 수산기를 가지는 색소를 이용한 참고예 3~7은, 수산기가 없는 색소를 이용한 실시예 20~38의 분광 형상과 비교하여(예를 들면 도 1~도 3의 실시예 20, 참고예 3, 6의 도막의 분광) 500nm에서의 투과율이 낮고, 키놀린환에 수산기를 가지는 색소는 명도의 향상을 전망할 수 없는 색소이다.
<청색 레지스트재의 제조 방법>
하기 혼합물을 균일하게 되도록 교반 혼합한 후, 1.0μm의 필터로 여과하여, 청색 레지스트재 B-1을 얻었다.
착색 조성물(DP-1) :48.0부
착색 조성물(DP-2) :12.0부
먼저 조정한 아크릴 수지 용액 :11.0부
트리메틸올프로판트리아크릴레이트 :4.2부
(신나카무라 카가쿠사제 「NK에스테르 ATMPT」)
광중합 개시제(치바·재팬사제 「이르가큐아 907」) :1.2부
증감제(호도가야 화학 사제 「EAB-F」) :0.4부
프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 (PGMAC) :23.2부
[실시예 39]
<레지스트재 G-1의 조정>
하기 혼합물을 균일하게 되도록 교반 혼합한 후, 1.0μm의 필터로 여과하여 녹색 레지스트재(G-1)를 얻었다.
착색 조성물(DP-3) :18.0부
착색 조성물(Q-1) :42.0부
먼저 조정한 아크릴 수지 용액 :11.0부
트리메틸올프로판트리아크릴레이트 :4.2부
(신나카무라 카가쿠사제 「NK에스테르 ATMPT」)
광중합 개시제(치바·재팬사제 「이르가큐아 907」) :1.2부
증감제(호도가야 화학 사제 「EAB-F」) :0.4부
프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트(PGMAC) :23.2부
[실시예 40~82, 참고예 10~18]
<레지스트재 G-2~45, R-1~4, Y-1~4의 조정>
이하, 착색 조성물의 종류 및 배합량을 표 5, 6에 나타내는 것처럼 바꾼 것 외에는 레지스트재 G-1과 같게 하여 레지스트재 G-2~45, R-1~4, Y-1~4를 얻었다.
<레지스트재의 평가>
얻어진 레지스트재 G-1~45, R-1~4, Y-1~4의 도막의 색특성(Y:명도), 도막 이물, 내열성, 내광성의 각 시험을 하기 방법으로 행하였다. 시험의 결과를 표 6에 나타낸다.
<색특성(Y:명도)>
유리 기판상에 C광원에 있어서, 레지스트재 G-1~45는 x=0.264, y=0.600이 되는 것 같은 막의 두께에 레지스트재를 도포하고, 이 기판을 230℃에서 20분 가열하였다. 레지스트재 R-1~4는 x=0.340, y=0.640이 되는 것 같은 막의 두께에 레지스트재를 도포하고, 이 기판을 230℃에서 20분 가열하였다. 레지스트재 Y-1~4는 x=0.440, y=0.506이 되는 것 같은 막의 두께에 레지스트재를 도포하고, 이 기판을 230℃에서 20분 가열하였다. 그 후, 얻어진 기판의 명도(Y)를 현미분광광도계(올림퍼스 코가쿠사 「OSP-SP200」)로 측정하였다.
이하, 표 6에 그 결과를 나타낸다.
<도막 이물 시험>
투명 기판상에 건조 도막이 약 2.5μm가 되도록 레지스트재를 도포하고, 전면 자외선 노광을 실시한 후, 오븐에서 230℃ 20분 가열하고, 방랭하여 평가 기판을 얻었다. 평가는 올림퍼스 시스템사제 금속 현미경 「BX60」을 이용하여 표면 관찰을 실시하였다. 배율은 500배로 하고, 투과로 임의의 5시야에서 확인 가능한 입자의 수를 센다. 하기 평가 결과에 있어서, ◎, ○은 양호이고, △는 이물은 많지만 사용상 문제없는 레벨이며, ×는 이물에 의한 도공 얼룩짐이 발생해 버리는 것이다.
◎:5개 미만
○:5개 이상, 20개 미만
△:20개 이상, 100개 미만
×:100개 이상
이하, 표 6에 그 결과를 나타낸다.
<도막 내열성 시험>
투명 기판상에 건조 도막이 약 2.5μm가 되도록 레지스트재를 도포하고, 소정의 패턴을 가지는 마스크를 통하여 자외선 노광을 실시한 후, 스프레이로 알칼리 현상액을 분무하여 미경화부를 제거하고 원하는 패턴을 형성하였다. 그 후, 오븐에서 230℃ 20분 가열하고, 방랭 후 얻어진 도막의 C광원에서의 색도 1(L*(1), a*(1), b*(1))를 현미분광광도계(올림퍼스 코가쿠사 「OSP-SP200」)를 이용하여 측정하였다. 그리고, 그 후, 내열시험으로서 오븐에서 230℃ 1시간 가열하고, C광원에서의 색도 2(L*(2), a*(2), b*(2))를 측정하였다. 측정한 색차값을 이용하여, 하기 계산식에 따라서 색차 ΔEab*를 산출하고, 도막의 내열성을 하기의 4단계로 평가하였다. 또한, 평가가 △이상이면, 실용상 문제없는 레벨이다. ΔEab* = √((L*(2)- L*(1))2+ (a*(2)- a*(1)) 2+( b*(2)- b*(1)) 2)
◎:ΔEab*가 1.5 미만
○:ΔEab*가 1.5 이상, 3.0 미만
△:ΔEab*가 3.0이 상, 5.0 미만
×:ΔEab*가 5.0 이상
이하, 표 6에 그 결과를 나타낸다.
<도막 내광성 시험>
도막 내열성 시험과 같은 순서로 시험용 기판을 제작하고, C광원에서의 색도 1(L*(1), a*(1), b*(1))을 현미분광광도계(올림퍼스 코가쿠사 「OSP-SP200」)를 이용하여 측정하였다. 그 후, 기판을 내광성 시험기(TOYOSEIKI사제 「SUNTESTCPS+」)에 넣고 500시간 방치하였다. 기판을 꺼낸 후, C광원에서의 색도 2(L*(2), a*(2), b*(2))를 측정하고, 도막 내열성 시험과 같게 하여 색차 ΔEab*를 산출하고, 도막 내열성 시험과 같은 기준에 의해 도막의 내용제성을 평가하였다. 또한, 평가가 △이상이면, 실용상 문제없는 레벨이다.
이하, 표 6에 그 결과를 나타낸다.
<도막 내용제성 시험>
도막 내열성 시험과 같은 순서로 시험용 기판을 제작하고, C광원에서의 색도 1(L*(1), a*(1), b*(1))을 현미분광광도계(올림퍼스 코가쿠사 「OSP-SP200」)를 이용하여 측정하였다. 그 후, 기판을 N-메틸피롤리돈에 30분간 침지하였다. 기판을 꺼낸 후, C광원에서의 색도 2(L*(2), a*(2), b*(2))를 측정하고, 도막 내열성 시험과 같게 하여 색차 ΔEab*를 산출하고, 도막 내열성 시험과 같은 기준에 따라 도막의 내용제성을 평가하였다. 또한, 평가가 △이상이면, 실용상 문제없는 레벨이다.
이하, 표 6에 그 결과를 나타낸다.
실시예 39~82의 레지스트재(G-1~19, G-25~43, R-1~3, Y-1~3)는 명도(Y), 도막 이물, 내열성, 내광성, 내용제성에 있어서 양호한 결과를 나타내었다.
이에 대하여, 참고예 10~16의 레지스트재(G-20~G-24, G-44, 45, R-4, Y-4)는 실시예 39~82(G-1~19, G-25~43, R-1~3, Y-1~3)와 비교하여 명도(Y)가 낮은 결과였다.
[실시예 83]
<칼라 필터(CF-1)>
유리 기판상에 블랙 매트릭스를 패턴 가공하고, 상기 기판상에 스핀 코터로 적색 레지스트재(R―1)를 C광원 x=0.640, y=0.340이 되는 것 같은 막의 두께에 도포하여 착색 피막을 형성하였다. 상기 피막에 포토마스크를 통과시키고, 초고압 수은 램프를 이용하여 300mJ/cm2의 자외선을 조사하였다. 그 다음, 0.2중량%의 탄산나트륨 수용액으로 이루어지는 알칼리 현상액으로 스프레이 현상하여 미노광 부분을 없앤 후, 이온 교환수로 세정하고, 이 기판을 230℃에서 20분 가열하여 적색 필터 세그먼트를 형성하였다. 같은 방법에 의하여, 녹색 레지스트재(G―15)를 x=0.264, y=0.600이 되는 것 같은 막의 두께에, 청색 레지스트재(B―1)를 이용하여 x=0.150, y=0.060이 되는 것 같은 막의 두께에 각각 도포하고, 녹색 필터 세그먼트, 청색 필터 세그먼트를 형성하여 칼라 필터(CF-1)를 얻었다.
<액정표시장치의 제작>
얻어진 RGB의 칼라 필터상에, 투명 ITO 전극층을 형성하고, 그 위에 폴리이미드 배향층을 형성하였다. 이 유리 기판의 다른 쪽의 표면에 편광판의 3파장 CCFL광원과 조합하여 칼라 표시장치를 제작하였다. 다른 쪽, 별도의(제2의) 유리 기판의 한쪽 표면에 TFT 어레이 및 화소전극을 형성하고, 다른 쪽 표면에 편광판을 형성하였다. 이와 같이 하여 준비된 2개의 유리 기판을 전극층끼리 대면하도록 대향시켜서 배치하고, 스페이서 비즈를 이용하여 양 기판의 간격을 일정하게 유지하면서 위치를 맞추고, 액정 조성물 주입용 개구부를 남기도록 주위를 밀봉제로 밀봉하였다. 개구부로부터 액정 조성물을 주입한 후, 개구부를 밀봉하였다. 이와 같이 하여 제작한 액정표시장치를 백 라이트 유닛의 3파장 CCFL 광원과 조합하여 칼라 표시장치를 제작하였다.
[실시예 83~87, 참고예 19, 20]
(칼라 필터(CF-2~7))
이하, 칼라 필터(CF-1)의 제작과 같은 방법에 의하여, 표 8에 나타내는 레지스트재와 3파장 CCFL 광원의 조합으로 실시예 83~87, 참고예 19, 20의 칼라 필터(CF-2~7)와 칼라 표시장치를 제작하였다.
그 후, 얻어진 칼라 표시장치에 있어서, 광원을 발광시키고 칼라 화상을 표시하여, 각 색의 필터 세그먼트 부분의 명도(Y)를 현미분광광도계(올림퍼스 코가쿠사 「OSP-SP200」)로 측정하였다. 결과를 표 8에 나타낸다.
실시예 84, 85와 참고예 19를 비교하면, 본 실시형태의 키노프탈론 색소를 이용하여 형성된 칼라 필터는, 종래의 안료를 이용한 필터 세그먼트에 비하여 적어도 하나의 필터 세그먼트(그린 혹은 레드)에 본 실시형태의 키노프탈론 색소를 이용한 칼라 필터(CF-2,3)에 있어서 명도가 향상하였다. 그 결과 백색 표시의 명도가 높아지고, 칼라 필터로서의 성능의 향상이 확인되었다.
또한, 실시예 83의 그린, 레드 모두 본 실시형태의 키노프탈론 색소를 이용하여 형성된 칼라 필터(CF-1)는, 한층 더 명도가 향상하고, 그 결과 백색 표시의 명도가 높아지고 있는 것이 확인되었다.
또한, 실시예 87과 참고예 20을 비교하면, 본 실시형태의 키노프탈론 색소를 이용하여 형성된 칼라 필터는, 종래 이용되고 있던 안료를 포함하는 필터 세그먼트에 비하여 적어도 하나의 필터 세그먼트(옐로우)가 본 실시형태의 키노프탈론 색소를 포함하는 칼라 필터(CF-6)에 있어서도 명도가 향상하고, 그 결과 백색 표시의 명도가 높아지고, 칼라 필터로서의 성능의 향상이 확인되었다.
또한, 실시예 86의 그린, 레드, 옐로우 모두 본 실시형태의 칼라 필터용 색소를 포함하는 경우(CF-5)는 더욱 명도가 향상하고, 그 결과 백색 표시의 명도가 높아지고 있는 것이 확인되었다.
이상의 결과로부터, 본 실시형태의 키노프탈론 색소 및 그것을 배합한 착색 조성물을 이용함으로써, 칼라 필터의 고명도화가 가능하고, 그 외의 물성에도 문제 없이 알맞게 사용할 수가 있다.
Claims (16)
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 착색제는, 또한, 일반식(8A) 및 (8B)로부터 선택되는 착색제를 함유하는 것을 특징으로 하는 칼라 필터용 착색 조성물.
[화학식 3]
상기 식에서,
일반식(8A) 중, X1~X4는 각각 독립하여, 치환기를 가져도 좋은 알킬기, 치환기를 가져도 좋은 아릴기, 치환기를 가져도 좋은 시클로알킬기, 치환기를 가져도 좋은 복소환기, 치환기를 가져도 좋은 알콕실기, 치환기를 가져도 좋은 아릴옥시기, 치환기를 가져도 좋은 알킬티오기, 또는 치환기를 가져도 좋은 아릴티오기를 나타내고,
Yl~Y4는 각각 독립하여 할로겐 원자, 니트로기, 치환기를 가져도 좋은 프탈이미도메틸기, 또는 치환기를 가져도 좋은 술파모일기를 나타낸다. Z는, 수산기, 염소 원자, -OP(=O)R1R2, 또는 -O-SiR3R4R5를 나타낸다. R1~R5는 각각 독립하여, 수소 원자, 수산기, 치환기를 가져도 좋은 알킬기, 치환기를 가져도 좋은 아릴기, 치환기를 가져도 좋은 알콕실기, 또는 치환기를 가져도 좋은 아릴옥시기를 나타내고, R끼리가 서로 결합하여 고리를 형성하여도 좋으며,
m1~m4, n1~n4는, 각각 독립하여 0~4의 정수를 나타내고, m1+n1, m2+n2, m3+n3, m4+n4는, 각각 0~4로, 동일해도 좋고 달라도 좋다.
[화학식 4]
상기 식에서,
일반식(8B) 중, X5~X12는 각각 독립하여, 치환기를 가져도 좋은 알킬기, 치환기를 가져도 좋은 아릴기, 치환기를 가져도 좋은 시클로알킬기, 치환기를 가져도 좋은 복소환기, 치환기를 가져도 좋은 알콕실기, 치환기를 가져도 좋은 아릴옥시기, 치환기를 가져도 좋은 알킬티오기, 또는 치환기를 가져도 좋은 아릴티오기를 나타내고,
Y5~Y12는 각각 독립하여, 할로겐 원자, 니트로기, 치환기를 가져도 좋은 프탈이미도메틸기, 또는 치환기를 가져도 좋은 술파모일기를 나타내고,
L은, -O-SiR6R7-O-, -O-SiR6R7-O-SiR8R9-O-, 또는 -O-P(=O)R10-O-를 나타내고, R6~R10는 각각 독립하여, 수소 원자, 수산기, 치환기를 가져도 좋은 알킬기, 치환기를 가져도 좋은 아릴기, 치환기를 가져도 좋은 알콕실기, 또는 치환기를 가져도 좋은 아릴옥시기를 나타내며,
m5~m12, n5~n12는, 각각 독립하여 0~4의 정수를 나타내고, m5+n5, m6+n6, m7+n7, m8+n8, m9+n9, m10+n10, m11+n11, m12+n12는, 각각 0~4로, 동일해도 좋고 달라도 좋다.
- 제1항에 있어서,
상기 착색제는, 또한, 분산제를 함유하는 것을 특징으로 하는 칼라 필터용 착색 조성물.
- 제4항에 있어서,
상기 분산제는, 한쪽 끝단 영역에 2개의 히드록실기를 가지는 비닐중합체(A)의 히드록실기와 디이소시아네이트(B)의 이소시아네이트기를 반응시켜 이루어지는, 양끝단에 이소시아네이트기를 가지는 우레탄프리폴리머(E)의 이소시아네이트기와, 적어도 폴리아민(C)을 포함하는 아민 화합물의 1급 및/또는 2급 아미노기를 반응시켜서 얻어지는 안료 분산제이고, 비닐중합체(A)가 에틸렌옥사이드 쇄 또는 프로필렌옥사이드 쇄 중 적어도 한쪽을 가지는 에틸렌성 불포화 단량체(a1)를 공중합 조성에 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 필터용 착색 조성물.
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 착색제가, 또한, 황색 착색제를 함유하는 것을 특징으로 하는 칼라 필터용 착색 조성물.
- 제12항에 있어서,
상기 황색 착색제가, C.I. 피그먼트 옐로우 138, C.I. 피그먼트 옐로우 139, C.I. 피그먼트 옐로우 150 및 C.I. 피그먼트 옐로우 185로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 칼라 필터용 착색 조성물.
- 제1항, 및 제3항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서,
녹색 착색제, 청색 착색제 및 적색 착색제로 이루어지는 군으로부터 선택되는 착색제를 함유하는 것을 특징으로 하는 칼라 필터용 착색 조성물.
- 제1항, 및 제3항 내지 제6항 중의 어느 한 항에 있어서,
광중합성 단량체 및/또는 광중합 개시제를 함유하는 것을 특징으로 하는 칼라 필터용 착색 조성물.
- 제1항, 및 제3항 내지 제6항 중의 어느 한 항의 칼라 필터용 착색 조성물을 이용하여 형성된 필터 세그먼트를 구비하는 칼라 필터.
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