KR20090021259A

KR20090021259A - 컬러 필터용 안료 조성물

Info

Publication number: KR20090021259A
Application number: KR1020087024876A
Authority: KR
Inventors: 유키히코 가와하라다; 모토카즈 이시모리; 세이지 후나쿠라
Original assignee: 디아이씨 가부시끼가이샤
Priority date: 2007-03-12
Filing date: 2008-03-04
Publication date: 2009-03-02
Also published as: US20100044652A1; WO2008126511A1; TW200844186A; EP2083289A1; JP4193007B1; JP2009079199A

Abstract

본 발명은, 액정 표시 장치의 컬러 필터의 청색 화소부의 제작에 적합한 안료 조성물 또는 안료 분산액, 및 컬러 필터에 관한 것이다.

본 발명의 해결하고자 하는 기술적 과제는, 표시 화면이 보다 확실히 보이는 고(高)콘트라스트이고, 표시 화면이 보다 밝은 고휘도의 액정 표시 장치가 얻어지는 청색 화소부를 갖는 컬러 필터 및 당해 컬러 필터가 얻어지는 안료 조성물 또는 분산액을 얻는 것에 있다.

당해 과제는, 특정한 폴리알킬렌옥사이드기를 갖는 설파모일기로 치환된 구리프탈로시아닌설파모일 화합물과 청색 유기 안료를 함유하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터용 안료 조성물 또는 분산액에 의해 해결된다.

본 발명에 의하면, 고콘트라스트, 고휘도의 액정 표시 장치가 얻어지는 청색 화소부를 갖는 컬러 필터를 제공하는 것이 가능하게 된다.

청색 화소부, 구리프탈로시아닌설파모일 화합물, 컬러 필터

Description

컬러 필터용 안료 조성물{PIGMENT COMPOSITION FOR COLOR FILTER}

본 발명은, 액정 표시 장치의 컬러 필터의 청색 화소부의 제작에 적합한 안료 조성물 또는 안료 분산액, 및 당해 안료 조성물 또는 안료 분산액을 청색 화소부에 사용하여 이루어지는 컬러 필터에 관한 것이다.

액정 표시 장치의 컬러 필터는, 적색 화소부(R), 녹색 화소부(G) 및 청색 화소부(B)를 갖는다. 이들의 각 화소부는, 모두 유기 안료가 분산한 합성 수지의 박막이 기판 위에 마련된 구조이며, 유기 안료로서는, 적, 녹 및 청의 각 색의 유기 안료가 사용되고 있다.

이들 화소부 중, 청색 화소부를 형성하기 위한 청색 유기 안료로서는, 일반적으로, ε형 구리프탈로시아닌 안료(C.I. 피그먼트 블루15:6)가 사용되고 있고, 필요에 따라 조색(調色)을 위해서, 이것에 자색 유기 안료의 디옥사진 바이올렛 안료(C.I. 피그먼트 바이올렛23)가 소량 병용되고 있다.

컬러 필터를 작성할 때의 유기 안료는, 종래의 범용 용도와는 전혀 다른 특성, 구체적으로는, 액정 표시 장치의 표시 화면이 보다 확실히 보이도록 하는(고(高)콘트라스트화), 혹은, 마찬가지로 표시 화면이 보다 밝아지도록 하는(고휘도화) 등의 요구가 있다. 이와 같은 요구에 응하기 위해서, 평균 1차 입자경이 100nm 이하가 되도록 미세화된 분체의 유기 안료가 많이 사용되고 있지만, 미세화한 유기 안료를 사용하여 제조한 컬러 레지스트 잉크는 유동성이나 광투과성에 대하여 해결해야 하는 과제가 남아 있었다. 예를 들면, 액정 디스플레이용 컬러 필터용 잉크에 적용한 경우, 유리 기판 위에의 스핀 코팅시에는 잉크의 뉴톤 유동성 저하 등에 의한 도포 불균일의 발생, 화소 형성 후에는 광선 투과율의 부족에 의한 컬러 필터의 밝기 및 콘트라스트의 부족이라는 결점이 미해결인 채로 있었다.

특허문헌 1에서는, 유기 안료의 산성 유도체 및 양이온성 빗살형 그래프트 폴리머를 필수 성분으로 하는 청계 안료 분산액은, 미세 분산화되어, 뉴톤 유동성이 크다고 보고되고 있다. 그런데, 이 방법에서 얻어지는 청색 안료 입자의 평균 입경은 약 100nm로 아직 크고, 또한 뉴톤 유동성의 척도인 6rpm/60rpm의 점도비는 약 2.2로 비(非)뉴톤 유동성의 영향이 강하게 남아 있어, 원하는 레벨에는 도달하고 있지 않다.

특허문헌 2에서는, 열경화성 수지 및 폴리올레핀계 재료의 착색제로서 폴리옥시알킬렌 변성 프탈로시아닌계 착색제가 유용한 것이 보고되어 있다. 그런데, 당해 문헌에는 컬러 필터 용도에 관한 기술은 전무하다.

특허문헌 1 : 일본 특개2006-052410호 공보

특허문헌 2 : 일본 특개평3-149266호 공보

[발명의 개시]

[발명이 해결하고자 하는 과제]

본 발명은, 상술의 과제를 해결하면서, 표시 화면이 보다 확실히 보이는 고 콘트라스트이고, 표시 화면이 보다 밝은 고휘도의 액정 표시 장치가 얻어지는 청색 화소부를 갖는 컬러 필터 및 당해 컬러 필터가 얻어지는 안료 조성물 또는 안료 분산액을 얻는 것을 과제로 한다. 더욱이, 높은 전압 유지율을 유지할 수 있는 컬러 필터용 안료 분산액의 제공도 과제로 한다.

[과제를 해결하기 위한 수단]

본 발명자들은, 컬러 필터에 바람직하게 사용할 수 있는 안료 조성물 또는 안료 분산액의 검토를 행한 바, 첨가제로서 어느 특정한 구리프탈로시아닌설파모일 화합물과 청색 유기 안료를 사용함으로써 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 알아냈다. 즉, 본 발명은, 일반식(1)

(단, 식 중, Y는 일반식(2)

(여기서, n은 4∼100의 정수이며, Q는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기이며, Q'는 탄소수1∼30의 비환상 탄화수소기이다)

을 나타내고, a, b, c 및 d는, 각각 독립적으로 0∼2의 정수를 나타내지만, 그 중 적어도 하나는 1이다)

으로 표시되는 구리프탈로시아닌설파모일 화합물과 청색 유기 안료를 함유하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터용 안료 조성물 또는 안료 분산액, 및 그 컬러 필터용 안료 조성물 또는 안료 분산액을 청색 화소부에 사용하여 이루어지는 컬러 필터를 제공한다.

더욱이, 그 안료 분산액 중에 함유되는 특정한 성분을, 어느 일정한 값 이하로 함으로써, 컬러 필터의 전압 유지율을 높은 값으로 유지하는 것이 가능하게 되는 컬러 필터용 안료 분산액을 제공한다.

[발명의 효과]

본 발명에 의하면, 표시 화면이 보다 확실히 보이는 고콘트라스트이고, 표시 화면이 보다 밝은 고휘도의 액정 표시 장치가 얻어지는 청색 화소부를 갖는 컬러 필터 및 당해 컬러 필터가 얻어지는 안료 조성물 또는 안료 분산액을 제공할 수 있다.

더욱이, 높은 전압 유지율을 유지할 수 있는 컬러 필터용 안료 분산액을 제공할 수도 있다.

[발명을 실시하기 위한 최량의 형태]

본 발명에서는, 일반식(1)

(단, 식 중, Y는 일반식(2)

본 발명의 구리프탈로시아닌설파모일 화합물, 즉 일반식(1)

으로 표시되는 구리프탈로시아닌설파모일 화합물로서는, 프탈로시아닌환이 적어도 1개 이상의 설파모일기로 치환된 화합물을 들 수 있다. 도입되는 설파모일기는, 프탈로시아닌환 1개당 적어도 1개이면 특별히 한정없이 사용할 수 있지만, 바람직하게는 1 또는 2개, 보다 바람직하게는 1개이다. 치환되는 위치는, 특별히 한정은 없다.

본 발명의 일반식(1)에 있어서의 Y는, 폴리알킬렌옥사이드 부분이다. Y는, 에틸렌옥사이드폴리머 및 에틸렌옥사이드/프로필렌옥사이드코폴리머 등의 모든 폴리알킬렌옥사이드이며, 블록이어도 랜덤이어도 좋다. 바람직하게는, Y는, 일반식(2)

(여기서, n은 4∼100이며, Q는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기이며, Q'는 탄소수1∼30의 비환상 탄화수소기이다)를 갖는 알킬렌옥사이드코폴리머이며, 컬러 필터용 안료 조성물에서 사용하는 용매에 따라, 그 친수성이나 친유성을 최적화하는 것이 바람직하다. 여기서, Q'는, 탄소수1∼30으로 비환상 탄화수소기로서, 직쇄상 탄화수소기이어도 분기상 탄화수소기이어도 좋고, 탄화수소기는, 포화 탄화수소기이어도 불포화 탄화수소기이어도 좋다. 이와 같은 비환상 탄화수소기로서, 예를 들면, 메틸기, 에틸기, n-프로필기, 이소프로필기, n-부틸기, 이소부틸기, n-펜틸기, n-헥실기, n-옥틸기, 2-에틸-헥실기, n-도데실기, 스테아릴기, n-테트라코실기, n-트리아콘틸기 등의 직쇄상 혹은 분기상 포화 탄화수소기를 들 수 있다.

또한, 직쇄상 혹은 분기상 불포화 탄화수소기로서는, 탄화수소기가 이중 결합 또는 삼중 결합을 가져도 좋고, 예를 들면, 비닐기, 프로페닐기, 이소프로페닐기, 부테닐기, 펜테닐기, 이소프렌기, 헥세닐기, 헵테닐기, 옥테닐기, 데세닐기, 게라닐기, 에티닐기, 2-프로페닐기, 2-펜텐-4-이닐기 등의 직쇄상 혹은 분기상 불포화 탄화수소기를 들 수 있다.

폴리알킬렌옥사이드 부분의 반복수n은 4 이상 100 이하인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 5 이상 80 이하, 더욱 바람직하게는 10 이상 50 이하이다. 반복수n은 4 미만에서는 분산매와의 친화성이 부족하고, 100을 초과하면 분산 안정성이 저하하는 경향이 있다.

본 발명에서 사용하는 일반식(1)으로 표시되는 구리프탈로시아닌설파모일 화합물은, 공지 관용의 방법을 주의 깊게 조합함으로써, 예를 들면, 구리프탈로시아닌설포닐클로라이드와 폴리에테르 주쇄의 말단에 아민을 갖는 폴리에테르아민(이하, 「폴리에테르모노아민」으로 약기)을 반응시켜 제조할 수 있다. 원료가 되는 구리프탈로시아닌설포닐클로라이드는, 구리프탈로시아닌과 클로로설폰산 및/또는 염화티오닐과의 반응에 의해 얻을 수 있다. 다른 쪽의 원료인 폴리에테르모노아민은, 공지 관용의 방법에서 얻을 수 있다. 예를 들면, 폴리에테르 골격의 말단에 있는 수산기를 니켈/구리/크롬 촉매를 사용하여 환원적으로 아미노화함으로써 얻을 수 있고, 폴리에테르 골격의 말단에 있는 수산기를 광연(光延) 반응(참고문헌 : Synthesis, 1-28(1981))에 의해 이미드화한 후, 히드라진 환원에 의해 아미노화(참고문헌 : Chem. Commun., 2062-2063(2003))함으로써 얻을 수 있다. 폴리에테르모노아민은 시판품으로서도 제공되고 있고, 예를 들면 미국 Huntsman Corporation의 「JEFFAMINE(상품명) M 시리즈」가 있다.

본 발명에서 사용되는 일반식(1)으로 표시되는 구리프탈로시아닌설파모일 화합물로서는, 예를 들면 이하의 일반식(3)의 화합물을 들 수 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.

(단, 식 중, Q는 수소 원자 또는 메틸기를 나타낸다. n은 4∼100이다)

본 발명에서 사용하는 청색 유기 안료는, 프탈로시아닌 안료 또는 인단트론 블루 안료를 사용할 수 있다. 컬러 필터 청색 화소부에의 적용을 생각하면, 색상 등에서 ε형 프탈로시아닌 안료를 사용하는 것이 보다 바람직하다.

또한, 붉은 기를 띄기 위해서 바이올렛 안료를 병용할 수도 있다. 바이올렛 안료로서는, 예를 들면 디옥사진계 바이올렛 안료인 C.I. 피그먼트 바이올렛23, 동(同) 37 등을 들 수 있다.

본 발명의 안료 조성물 중, 일반식(1)으로 표시되는 구리프탈로시아닌설파모일 화합물과 청색 유기 안료의 질량비는, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 구리프탈로시아닌설파모일 화합물/청색 유기 안료=5/95∼95/5를 들 수 있고, 5/95∼70/30이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10/90∼60/40, 더욱 바람직하게는 20/80∼50/50이다. 일반식(1)으로 표시되는 구리프탈로시아닌설파모일 화합물이 5질량부 미만에서는 콘트라스트를 기대할 수 없고, 70질량부를 초과하면 색상에의 영향이 커져 바람직하지 않다.

본 발명에서 말하는 안료 조성물은, 일반식(1)으로 표시되는 구리프탈로시아닌설파모일 화합물과, 청색 유기 안료 및 필요에 따라 조색용 안료를 함유하는 분말상 혹은 페이스트상의 혼합물을 말한다. 조색용 안료로서는, 통상 사용되는 조색용 안료를 들 수 있고, 예를 들면, 자색 안료로서 상기 C.I. 피그먼트 바이올렛23, 37, 적색 안료로서 C.I. 피그먼트122 등을 들 수 있지만, 이들의 안료에 한정되는 것은 아니다.

또한, 본 발명에서 말하는 안료 분산액은, 안료 조성물을 유기 용매에 분산시킨 혼합액을 말한다.

본 발명의 안료 조성물은, 액매체 중에의 분산성, 분산 안정성이 높고, 후기하는 청색 안료 분산액 중의 안료 입자는 미세한 입자로 분산되어 있어, 분산액의 점도는 낮고, 또한 뉴톤 유동성도 높은 채로 안정하고, 그래서 컬러 필터 청색 화소부를 제조한 경우에, 균질한 도막을 형성하여 휘도, 콘트라스트 및 광 투과율 모두가 높은 컬러 필터를 얻을 수 있다.

사용되는 유기 용매로서는, 예를 들면, 톨루엔이나 크실렌, 메톡시벤젠 등의 방향족계 용제, 아세트산에틸이나 아세트산부틸, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜메틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜에틸에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜프로필에테르아세테이트, 디에틸렌글리콜부틸에테르아세테이트 등의 아세트산에스테르계 용제, 에톡시에틸프로피오네이트 등의 프로피오네이트계 용제, 메탄올, 에탄올 등의 알코올계 용제, 부틸셀로솔브, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 디에틸렌글리콜에틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르 등의 에테르계 용제, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥산온 등의 케톤계 용제, 헥산 등의 지방족 탄화수소계 용제, N,N-디메틸포름아미드, γ-부티로락탐, N-메틸-2-피롤리돈, 아닐린, 피리딘 등의 질소 화합물계 용제, γ-부티로락톤 등의 락톤계 용제, 카르밤산메틸과 카르밤산에틸의 48:52의 혼합물과 같은 카르밤산에스테르 등을 들 수 있다.

여기서 콘트라스트란, 2매의 편광판의 편광 방향을 평행으로 하고 피측정물을 끼웠을 때의 투과광 강도를 2매의 편광판의 편광 방향을 수직으로 하고 피측정물을 끼웠을 때의 투과광 강도로 나눈 것이다.

또한 본 발명의 안료 조성물만을 컬러 필터 청색 화소부의 청색 안료로서 사용해도 좋지만, 필요에 따라, 컬러 필터용 분산액 및 잉크의 점도 특성의 향상과 분산 안정성의 향상을 위해서, 안료 유도체를 첨가하는 것도 유효하다. 이와 같은 안료 유도체로서는, 공지 관용의 것을 모두 사용할 수 있지만, 하기 일반식(4)의 안료 유도체가 바람직하다.

P-(A-Y)n (4)

(식 중, P는 프탈로시아닌, 인단트론 블루, 디옥사진 바이올렛 잔기를, A는 직접 결합 또는 2가의 연결기를, Y는 제1∼3급 아미노기 또는 복소환 잔기를, 그리고 n은 1∼4를 나타낸다) 구체적으로는, 프탈로시아닌, 인단트론 블루, 디옥사진 바이올렛의 프탈이미드메틸 유도체, 동 설폰산 유도체, 동 N-(디알킬아미노)메틸 유도체, 동 N-(디알킬아미노알킬)설폰산아미드 유도체가 바람직하다. 이들의 안료 유도체에는, 또한 1급 아민, 2급 아민, 3급 아민, 4급 아민염, 에틸렌디아민 등의 아민을 첨가하여 사용하는 것도 바람직하다.

본 발명의 안료 조성물은, 종래 공지의 방법에서 컬러 필터 청색 화소부의 형성에 사용할 수 있다. 이 안료 조성물을 사용하여 컬러 필터 청색 화소부를 제조하는 데에 있어서는, 안료 분산법이 적합하다.

이 방법으로 대표적인 방법으로서는, 포토리소그래피법이며, 이것은, 후기하는 광경화성 조성물을, 컬러 필터용의 투명 기판의 블랙 매트릭스를 마련한 측의 면에 도포, 가열 건조(프리베이킹)한 후, 포토 마스크를 거쳐 자외선을 조사함으로써 패턴 노광을 행하여, 화소부에 대응하는 개소의 광경화성 화합물을 경화시킨 후, 미노광 부분을 현상액으로 현상하고, 비화소부를 제거하여 화소부를 투명 기판에 고착시키는 방법이다. 이 방법에서는, 광경화성 조성물의 경화 착색 피막으로 이루어지는 화소부가 투명 기판 위에 형성된다.

적색, 녹색, 청색의 색마다, 후기하는 광경화성 조성물을 제조하고, 상기한 조작을 반복함으로써, 소정의 위치에 적색, 녹색, 청색의 착색 화소부를 갖는 컬러 필터를 제조할 수 있다. 본 발명의 안료 조성물로는, 청색 화소부를 형성할 수 있다. 또, 적색 화소부 및 녹색 화소부를 형성하기 위한 광경화성 조성물을 제조하기 위해서는, 공지 관용의 적색 안료와 녹색 안료를 사용할 수 있다.

적색 화소부를 형성하기 위한 안료로서는, 예를 들면, C.I. 피그먼트 레드177, 동(同) 209, 동 254 등이, 녹색 화소부를 형성하기 위한 안료로서는, 예를 들면, C.I. 피그먼트 그린7, 동 10, 동 36, 동 47, 동 58 등을 들 수 있다. 이들 적색 화소부와 녹색 화소부의 형성에는, 황색 안료를 병용할 수도 있다. 그 후, 필요에 따라, 미반응의 광경화성 화합물을 열경화시키기 위해서, 컬러 필터 전체를 가열 처리(포스트베이킹)할 수도 있다.

후기하는 광경화성 조성물을 유리 등의 투명 기판 위에 도포하는 방법으로서는, 예를 들면, 스핀 코팅법, 롤 코팅법, 잉크젯법 등을 들 수 있다.

투명 기판에 도포한 광경화성 조성물의 도막의 건조 조건은, 각 성분의 종류, 배합 비율 등에 따라서도 다르지만, 통상, 50∼150℃에서, 1∼15분간 정도이다. 또한, 광경화성 조성물의 광경화에 사용하는 광으로서는, 200∼500nm의 파장 범위의 자외선, 혹은 가시광을 사용하는 것이 바람직하다. 이 파장 범위의 광을 발하는 각종 광원을 사용할 수 있다.

현상 방법으로서는, 예를 들면, 액성법(液盛法), 딥핑법, 스프레이법 등을 들 수 있다. 광경화성 조성물의 노광, 현상 후에, 필요한 색의 화소부가 형성된 투명 기판은 수세하고 건조시킨다. 이렇게 얻어진 컬러 필터는, 핫플레이트, 오븐 등의 가열 장치에 의해, 100∼280℃에서, 소정 시간 가열 처리(포스트베이킹)함으로써, 착색 도막 중의 휘발성 성분을 제거함과 동시에, 광경화성 조성물의 경화 착색 피막 중에 잔존하는 미반응의 광경화성 화합물이 열경화하여, 컬러 필터가 완성된다.

컬러 필터의 청색 화소부를 형성하기 위한 광경화성 조성물은, 본 발명 방법의 안료 조성물과, 광경화성 화합물을 필수 성분으로 하고, 필요에 따라 유기 용제와 분산제와 열가소성 수지를 병용하고, 이들을 혼합함으로써 제조할 수 있다. 청색 화소부를 형성하는 착색 수지 피막에, 컬러 필터의 실생산에서 행해지는 베이킹 등에 견딜 수 있는 강인성 등이 요구되는 경우에는, 상기 광경화성 조성물을 제조하는 데에 있어서, 광경화성 화합물 뿐만 아니라, 이 열가소성 수지를 병용하는 것이 불가결하다. 열가소성 수지를 병용하는 경우에는, 유기 용제로서는, 그것을 용해하는 것을 사용하는 것이 바람직하다.

상기 광경화성 조성물의 제조 방법으로서는, 본 발명 방법의 안료 조성물과, 필요에 따라 유기 용제와 분산제를 병용하고, 이들을 혼합하여 균일해지도록 교반 분산을 행하여, 우선 컬러 필터의 청색 화소부를 형성하기 위한 안료 분산액을 제조하고 나서, 거기에, 광경화성 화합물과, 필요에 따라 열가소성 수지나 광중합 개시제 등을 가하여 상기 광경화성 조성물로 하는 방법이 일반적이다.

여기서 분산제로서는, 예를 들면, 빅케미사제의 DisperBYK130, 동(同) 161, 동 162, 동 163, 동 170, 에프카사제의 EFKA46, EFKA47 등을 들 수 있다. 또한, 레벨링제, 커플링제, 각종 계면활성제 등도 아울러 사용 가능하다.

유기 용제로서는, 특히 프로피오네이트, 알코올계, 에테르계, 케톤계, 질소 화합물계, 락톤계 등의 극성 용매이고 수가용의 것이 바람직하고, 구체예로서는 상기 유기 용매를 들 수 있다. 또한, 수가용의 유기 용제를 사용하는 경우에는, 그것에 물을 병용할 수도 있다.

광경화성 조성물의 제조에 사용하는 열가소성 수지로서는, 예를 들면, 우레탄계 수지, 아크릴계 수지, 폴리아미드계 수지, 폴리이미드계 수지, 스티렌말레산계 수지, 스티렌무수말레산계 수지 등을 들 수 있다.

광경화성 화합물로서는, 예를 들면, 1,6-헥산디올디아크릴레이트, 에틸렌글리콜디아크릴레이트, 네오펜틸글리콜디아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜디아크릴레이트, 비스(아크릴록시에톡시)비스페놀A, 3-메틸펜탄디올디아크릴레이트 등과 같은 2관능 모노머, 트리메틸올프로판트리아크릴레이트, 펜타에리트리톨트리아크릴레이트, 트리스(2-히드록시에틸)이소시아네이트, 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트, 디펜타에리트리톨펜타아크릴레이트 등의 비교적 분자량이 작은 다관능 모노머, 폴리에스테르아크릴레이트, 폴리우레탄아크릴레이트, 폴리에테르아크릴레이트 등과 같은 비교적 분자량이 큰 다관능 모노머를 들 수 있다.

광중합 개시제로서는, 예를 들면, 아세토페논, 벤조페논, 벤질디메틸케탄올, 벤조일퍼옥사이드, 2-클로로티오크산톤, 1,3-비스(4'-아지드벤잘)-2-프로판, 1,3-비스(4-아지드벤잘)-2-프로판-2'-설폰산, 4,4'-디아지드스틸벤-2,2'-디설폰산 등을 들 수 있다.

상기한 바와 같은 각 재료를 사용하여, 질량 환산으로, 본 발명의 방법으로 제조된 안료 조성물 100부당, 300∼1000부의 유기 용제와, 필요에 따라 1∼100부의 분산제를, 균일해지도록 교반 분산하여 상기 안료 분산액을 얻을 수 있다. 이어서 이 안료 분산액에, 본 발명의 안료 조성물 1부당, 열가소성 수지와 광경화성 화합물의 합계가 3∼20부, 필요에 따라 광경화성 화합물 1부당 0.05∼3부의 광중합 개시제와, 필요에 따라 유기 용제를 더 첨가하고, 균일해지도록 교반 분산하여 컬러 필터 청색 화소부를 형성하기 위한 광경화성 조성물을 얻을 수 있다.

현상액으로서는, 공지 관용의 유기 용제나 알칼리 수용액을 사용할 수 있다. 특히 상기 광경화성 조성물에, 열가소성 수지 또는 광경화성 화합물이 함유되어 있고, 이들의 적어도 한쪽이 산가를 가져, 알칼리 가용성을 나타내는 경우에는, 알칼리 수용액으로의 세정이 컬러 필터 청색 화소부의 형성에 효과적이다.

안료 분산법 중, 포토리소그래피법에 의한 컬러 필터 청색 화소부의 제조 방법에 대하여 상기했지만, 본 발명의 방법으로 제조된 안료 조성물을 사용하여 제조된 컬러 필터 청색 화소부는, 그 밖의 전착법, 전사법, 미셀 전해법, PVED(Photovoltaic Electrodeposition)법, 잉크젯법, 반전 인쇄법, 열경화법 등의 방법으로 청색 화소부를 형성하여, 컬러 필터를 제조해도 좋다.

컬러 필터는, 적색 안료, 녹색 안료, 및 본 발명의 방법으로 제조된 안료 조성물을 사용하여 얻은 각 색의 광경화성 조성물을 사용하여, 평행한 한 쌍의 투명 전극간에 액정 재료를 봉입하고, 투명 전극을 불연속한 미세 구간으로 분할하고, 이 투명 전극 위의 블랙 매트릭스에 의해 격자상으로 구획된 미세 구간의 각각에, 적(R), 녹(G) 및 청(B)의 어느 한 색에서 선택된 컬러 필터 착색 화소부를 교호로 패턴상으로 마련하는 방법, 혹은 기판 위에 컬러 필터 착색 화소부를 형성한 후, 투명 전극을 마련하도록 함으로써 얻을 수 있다.

본 발명에 의해 얻어지는 안료 분산액을 사용한 컬러 필터는 높은 전압 유지율을 갖는 특징을 갖는다. 전압 유지율은, 높은 것이 바람직하고, 예를 들면 95% 이상인 것이 바람직하다. 전압 유지율의 저하는, 당해 컬러 필터를 액정 디스플레이에 적용한 경우에, 이온성 물질 등의 불순물이 액정층 중에 들어간 것을 의미한다. 그 불순물이 액정층 중을 이동함으로써, 그 액정층에 인가된 전압을 일정 시간 중 유지하는 것을 방해하기 때문에, 디스플레이의 깜박임의 원인이 되는 등으로 인해 바람직하지 않다.

높은 전압 유지율을 유지하기 위해서는, 그 분산액에 함유되는 알칼리 금속 원자와 알칼리 토류금속 원자의 합계가, 300질량ppm 이하이며, 또한,

그 분산액의 아민가가, 0.40mgKOH/g 이하인 것을 요한다.

알칼리 금속 원자로서는, 예를 들면, 나트륨 또는 칼륨을 들 수 있고, 알칼리 토류금속 원자로서는, 예를 들면, 마그네슘 또는 칼슘을 들 수 있다. 그 조성물에 함유되는 알칼리 금속 원자와 알칼리 토류금속 원자의 합계가 300질량ppm보다 크면, 전압 유지율의 저하가 일어나 바람직하지 않다. 그 조성물 중에 함유되는 알칼리 금속 원자와 알칼리 토류금속 원자의 측정법으로서는, 예를 들면, 통상 공지의 유도 결합 플라스마 발광 분광 분석법을 들 수 있다.

또한, 알칼리 금속 원자나, 알칼리 토류금속 원자의 합계가, 300질량ppm 이하인 것은, 물론, 이들의 쌍이온으로도 될 수 있는 염소 등의 할로겐 원자, 황산염 유래의 황 원자 등의 함유량도 낮아, 유도 결합 플라스마 발광 분광 분석법 등의 공지의 분석 방법에 의해 확인할 수 있다.

또한, 그 분산액의 아민가의 측정법으로서는, 예를 들면, 통상 공지의 ASTM D2074법을 들 수 있고, 높은 전압 유지율을 유지하기 위해서는, 0.40mgKOH/g 이하인 것이 바람직하다. 0.40mgKOH/g보다 크면, 전압 유지율이 낮아져 바람직하지 않다.

본 발명에 있어서의 컬러 필터용 안료 분산액 중에 함유되는 알칼리 금속 원자와 알칼리 토류금속 원자는, 일반식(1)으로 표시되는 구리프탈로시아닌설파모일 화합물의 제조 공정에서 사용되는 탄산나트륨 등의 무기 염류가 잔존함으로써, 컬러 필터용 안료 분산액 중에 함유되는 것이 된다.

또한, 아민은, 일반식(1)으로 표시되는 구리프탈로시아닌설파모일 화합물의 제조에 사용되는 아민류가 잔존함으로써, 컬러 필터용 안료 분산액 중에 함유되는 것이 된다.

구리프탈로시아닌설파모일 화합물 중에 함유되는 알칼리 금속 원자와 알칼리 토류금속 원자는, 원심 분리 혹은 액액 추출에 의한 수세(水洗) 등, 공지의 방법에 의해 저감할 수 있고, 아민은, 원심 분리, 액액 추출, 또는 흡착 처리 등의 공지의 방법에 의해 저감할 수 있다.

이들 저감 방법에 의해, 알칼리 금속 원자와 알칼리 토류금속 원자, 및 아민 을 저감함으로써, 본 발명에 있어서의 높은 전압 유지율이 유지된 컬러 필터용 안료 분산액으로 할 수 있다.

본 발명의 방법으로 제조된 컬러 필터 청색 화소부용 안료 조성물은, 선명성과 명도, 또한 저장 안정성과 내열성이 뛰어난 보다 붉은 기가 있는 색상을 갖는 청색 안료이며, 컬러 필터 용도 이외에, 도료, 플라스틱(수지 성형품), 인쇄 잉크, 고무, 가죽, 날염, 정전하상 현상용 토너, 잉크젯 기록용 잉크, 열전사 잉크 등의 착색에도 적용할 수 있다.

이하, 실시예에 의해 본 발명을 상세히 설명하지만, 물론 본 발명은 이들 실시예의 범위에 한정되는 것은 아니다. 또, 특별히 명시가 없는 한, 「부」 및 「%」는 모두 질량 기준이다.

(제조예1)

폴리에테르모노아민으로서, 미합중국 Huntsman Corporation제 「Surfonamine B-200」(상품명)(제1 아민-말단 폴리(에틸렌옥사이드/프로필렌옥사이드)(5/95) 코폴리머, 수평균 분자량 약 2,000) 692부와 탄산나트륨 66부와 물 150부의 혼합물에, 구리프탈로시아닌설포닐클로라이드(설폰화도=1) 210부를 투입하고, 5℃∼실온에서 6시간 반응시켰다. 얻어진 반응 혼합물을 진공 하에서 90℃로 가열하여 물을 제거하여, 구리프탈로시아닌설파모일 화합물(S1)을 얻었다.

(제조예2∼16)

사용 원료를 표 1 기재의 조합으로 한 이외는 제조예1과 동일하게 하여, 구 리프탈로시아닌설파모일 화합물(S2)∼(S16)를 얻었다. 또, 제조예12에서는, 분기 C24의 탄화수소기를 갖는 모노알킬폴리에테르인 유니루브 20MT-2000B(상품명, 니혼유시제)를 환원 아미노화 반응에 의해, 폴리에테르모노아민으로 변환한 것을 사용했다.

[표 1]

<물성 평가>

이하의 방법에서 컬러 필터를 제조하고, 그 평가 결과를 표 2에 나타냈다.

[시험용 컬러 필터의 제조 방법]

(실시예1)

제조예1에서 얻어진 일반식(1)으로 표시되는 구리프탈로시아닌설파모일 화합물(S1) 3.0부, ε형 구리프탈로시아닌 안료(피그먼트 블루15:6, 평균 1차 입경 50nm품) 10.0부, FASTOGEN SUPER VIOLET RVS(상품명 : 디아이씨가부시키가이샤(주)제, 피그먼트 바이올렛23) 0.20부, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 49부에, 0.5mmφ 세플 비드를 가하고, 페인트 컨디셔너(도요세이키가부시키가이샤제)로 2시간 분산하고, 청색 안료 분산액을 얻었다. 이 청색 안료 분산액 75.00부와 폴리에스테르아크릴레이트 수지(아로닉스 M7100, 도아고세이가가쿠고교가부시키가이샤제) 5.50부, 디펜타에리트리톨헥사아크릴레이트(KAYARAD DPHA, 니뽄가야쿠가부시키가이샤제) 5.00부, 벤조페논(KAYACURE BP-100, 니뽄가야쿠가부시키가이샤제) 1.00부, 유카에스테르 EFP 13.5부를 분산 교반기로 교반하고, 공경(孔徑) 1.0㎛의 필터로 여과하여, 컬러 레지스트를 얻었다. 컬러 레지스트는 1mm두께 유리에 건조막 두께 1㎛가 되도록 스핀 코터를 사용하여 도포하고, 그 후 60℃에서 5분간예비 건조하여 도막을 형성시켰다. 이어서 포토 마스크를 거쳐 자외선에 의한 패턴 노광을 행한 후, 미노광 부분을 0.5%의 탄산나트륨 수용액 중에서 세정한 후, 순수로 더 세정하고, 이어서 얻어진 도막을 230℃에서 15분간 가열 처리하여 도막을 경화시켜, 컬러 필터 청색 화소부로 했다.

(실시예2∼16)

상기 제조예에서 얻어진 구리프탈로시아닌설파모일 화합물(S2)∼(S16)을 (S1) 대신에 사용한 이외는 실시예1과 동일하게 하여 컬러 필터 청색 화소부를 제조했다.

(비교예1)

구리프탈로시아닌설파모일 화합물을 사용하지 않고 실시예1과 동일하게 하여 컬러 필터 청색 화소부를 제조했다.

(비교예2)

구리프탈로시아닌설파모일 화합물 3.0부, ε형 구리프탈로시아닌 안료(피그먼트 블루15:6, 평균 1차 입경 50nm품) 10.0부 대신에, 아디스퍼 PB-814(상품명 : 아지노모토 파인테크노(주)제, 불휘발분 40%) 7.5부, ε형 구리프탈로시아닌 안료(피그먼트 블루15:6, 평균 1차 입경 50nm품) 9.5부, 구리프탈로시아닌모노설폰산(프탈로시아닌 유도체) 0.5부를 사용하여, 실시예1과 동일하게 하여 컬러 필터 청색 화소부를 제조했다.

(청색 안료 분산액의 뉴톤 유동성 평가)

B형 점도계를 사용하여, 청색 안료 분산액의 25℃에 있어서의 6rpm과 60rpm의 점도비 γ를 측정했다. 점도비 γ가 1.8 미만의 경우, 뉴톤 유동성이 뛰어남(○), γ값이 1.8 이상의 경우, 비(非)뉴톤 유동성이 우세(×)로 판정했다.

(광 투과율)

당해 컬러 필터 청색 화소부를, JIS Z8722에 규정하는 제1종 분광 측광기(상기한 분광 광도계)를 사용하여 분광 투과율 스펙트럼의 광 투과율이 최대가 되는 파장(λmax=463nm)의 광 투과율(Tmax)을 측정했다.

(휘도)

휘도(Y값)는, 올림푸스(주)제 현미경 MX-50과 오츠카덴시(주)제 분광 광도계 MCPD-3000을 사용하여, F10 광원 측색으로 색도 좌표 x값과 y값을 산출하고, 양 색도 좌표 x, y값을 모아 CIE 발색계 색도에 있어서의 Y값을 측정했다. 여기서는, 휘도(Y값)가 클수록 시각 명도가 높다고 평가했다.

(콘트라스트)

당해 컬러 필터 청색 화소부를 2매의 편광판 사이에 설치하고, 한쪽에는 광원을, 또한 그 반대측에는 CCD 카메라를 설치하여 휘도의 측정을 행했다. 편광축이 평행하게 될 때와 수직하게 될 때의 휘도(투과광 강도)의 비로부터 산출했다.

(도막 평활성)

원자간력 현미경(Nano Scope Ⅲa)을 사용하여, 표면 조도(粗度) Ra를 측정했다. 표면 조도 Ra값이 2.0nm 미만의 경우, 도막 평활성이 뛰어남(○), Ra값이 2.0nm 이상의 경우, 도막 평활성 불량(×)으로 판정했다.

(내열성)

당해 컬러 필터 청색 화소부를, 250℃에서 1시간 가열하고, 가열 전후의 휘도(Y값)의 변화를 평가했다. 이 시의 변화율의 차 ΔY가 0.5 미만의 것을 ○, 0.5 이상의 것을 ×로 했다.

[표 2]

[표 3]

표 2 및 표 3의 결과로부터, 실시예1∼16에서 얻어진, 일반식(1)으로 표시되는 구리프탈로시아닌설파모일 화합물(S1)∼(S16)을 사용한 청색 안료 분산액의 뉴톤 유동성은, 구리프탈로시아닌설파모일 화합물을 갖지 않는 경우보다도 뛰어나다. 또한, 화합물(S1)∼(S16)을 사용한 컬러 필터는, 구리프탈로시아닌설파모일 화합물을 갖지 않는 경우에 얻어진 컬러 필터보다도 광 투과율, 휘도, 콘트라스트, 도막 평활성 및 내열성이 뛰어나, 컬러 필터의 청색 화소부로서 유용하다.

또한, 상기 구리프탈로시아닌설파모일 화합물(S1)∼(S16)을 사용한 청색 안료 분산액의 뉴톤 유동성은, 구리프탈로시아닌설폰산을 사용한 비교예2의 경우보다도 뛰어나다. 또한, 화합물(S1)∼(S16)을 사용한 컬러 필터는, 구리프탈로시아닌설폰산을 사용한 비교예2에 의해 얻어진 컬러 필터보다도 도막 평활성 및 내열성이 뛰어나, 컬러 필터의 청색 화소부로서 유용하다.

<전압 유지율의 평가>

이하의 방법으로 컬러 필터를 제작하여, 전압 유지율의 평가를 행했다.

(알칼리 금속류의 정량 방법)

희석한 표준 용액을, 유도 결합 플라스마(ICP) 발광 분광 분석 장치(퍼킨 엘머사제 Optima 3300DV)로 측정하여, 얻어진 강도로부터 검량선을 작성한다.

시료 0.25g에 원자 흡광 분석용 60% 질산 6ml를 가하고, 마이크로 웨이브 시료 분해 장치(안톤 파르사제 Multiwave 3000)로 습식 산분해를 행한다. 이 시료 분해 용액을 초순수로 적절히 희석한 후, ICP 분석 장치로 측정한다. 먼저 작성한 검량선으로부터 시료 중의 Na에 대하여 농도를 산출한다.

(전압 유지율의 측정 방법)

도요 테크니카제 액정 물성 평가 시스템 6254형을 사용하여, 이하의 조건으로 전압을 인가하여 전압 유지율을 측정했다.

·ITO 전극간 거리 : 5∼15㎛

·인가 전압 펄스 진폭 : 5V

·인가 전압 펄스 주파수 : 60Hz

·인가 전압 펄스 폭 : 16.67msec

(아민가(價)의 측정)

ASTM D2074법에 준거하여, 이하의 방법에 의해 측정을 행했다.

a) 시료 0.5∼2g을 정칭(精秤)한다(시료량 : Sg).

b) 중성 에탄올 30ml를 가하여 용해한다.

c) 0.1mol/L 에탄올성 염산 용액(역가(力價) : f)으로 전위차 적정한다.

(적정량 : Acm³)

하기식으로, 아민가를 산출했다.

아민가=(A×f×0.2×56.108)÷S

(실시예17∼22)

상기 제조예1 또는 동(同) 8에서 얻어진 구리프탈로시아닌설파모일 화합물(S1 또는 동 8) 10부를 톨루엔 100부에 용해한 용액을, 증류수로 분액 장치를 사용하여 세정하여, 상기 실시예1과 동일하게 하여 얻어진 안료 분산액을 사용한 컬러 필터의 전압 유지율의 측정 결과를 표 4에 나타낸다.

또한, 표 4에 나타내는 함유 나트륨량, 및 아민가인 비교예3 및 4에 기재된 안료 분산액의 결과를 나타냈다.

[표 4]

표 4의 결과로부터, 실시예17∼21에서 얻어진 안료 분산액을 사용한 청색 안료 분산액은, 비교예에서의, 함유 나트륨량, 및 아민가가, 각각 300질량ppm, 0.4mgKOH/g보다 큰 안료 분산액을 사용한 경우에 비해, 높은 전압 유지율을 갖는 것이 명백하며, 본 발명의 효과가 확인되었다.

본 발명에 의해 얻어지는 안료 조성물 또는 안료 분산액은, 컬러 필터의 청색 화소부로서 이용할 수 있다.

Claims

일반식(1)

(단, 식 중, Y는 일반식(2)

(여기서, n은 4∼100의 정수이며, Q는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 메틸기이며, Q'는 탄소수1∼30의 비환상 탄화수소기이다)

을 나타내고, a, b, c 및 d는, 각각 독립적으로 0∼2의 정수를 나타내지만, 그 중 적어도 하나는 1이다)

으로 표시되는 구리프탈로시아닌설파모일 화합물과 청색 유기 안료를 함유하는 것을 특징으로 하는 컬러 필터용 안료 조성물.
제1항에 있어서,

상기 일반식(1)에 있어서, a, b, c 및 d가 a+b+c+d=1∼4인 컬러 필터용 안료 조성물.
제1항에 있어서,

청색 유기 안료가 프탈로시아닌 안료 또는 인단트론 블루 안료인 컬러 필터용 안료 조성물.
제3항에 있어서,

상기 프탈로시아닌 안료가, ε형 구리프탈로시아닌인 컬러 필터용 안료 조성물.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 구리프탈로시아닌설파모일 화합물과 상기 청색 유기 안료의 질량비가, 구리프탈로시아닌설파모일 화합물/청색 유기 안료=5/95∼95/5인 컬러 필터용 안료 조성물.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 컬러 필터용 안료 조성물을 배합하여 이루어지는 컬러 필터용 안료 분산액.
제6항에 있어서,

상기 컬러 필터용 안료 분산액에 있어서,

그 분산액에 함유되는 알칼리 금속 원자와 알칼리 토류금속 원자의 합계가, 300질량ppm 이하이며, 또한,

그 분산액의 아민가가, 0.40mgKOH/g 이하인 것을 특징으로 하는 컬러 필터용 안료 분산액.
제7항에 있어서,

상기 알칼리 금속 원자가, 나트륨, 또는 칼륨인 컬러 필터용 안료 분산액.
제7항에 있어서,

상기 알칼리 토류금속 원자가, 마그네슘, 또는 칼슘인 컬러 필터용 안료 분산액.
상기 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 컬러 필터용 안료 조성물 또는 상기 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 컬러 필터용 안료 분산액을 청색 화소부에 사용하여 이루어지는 컬러 필터.