KR20100087322A - 컬러 필터 및 그것을 사용한 액정 표시 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 양용매에 유기 안료를 용해시킨 용액과 상기 양용매에 상용하는 상기 유기 안료의 빈용매를 혼합시킴으로써 형성된 유기 안료 입자를 함유하는 안료 분산 조성물과 그래프트형 고분자 화합물을 함유하는 화소를 가지고 이루어지는 컬러 필터를 제공한다.

Description

컬러 필터 및 그것을 사용한 액정 표시 장치{COLOR FILTER AND LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE USING THE SAME}

본 발명은 컬러 필터 및 그것을 사용한 액정 표시 장치에 관한 것이다.

최근, 컬러 필터는 액정 표시 소자(LCD) 용도로는 모니터뿐만 아니라 텔레비젼으로도 용도가 확대되는 경향이 있다. 이 용도 확대의 경향에 따라서, 색도, 콘트라스트 등에 있어서 고도의 색 특성이 요구되기에 이르고 있다. 또한, 이미지 센서(고체 촬상 소자) 용도에 있어서도 마찬가지로 색 특성이 높은 것이 요구되고 있다. 이와 같은 요구에 대하여, 보다 미세한 상태로 안료를 분산시키는 것(양호한 미세 분산성), 안정한 상태로 분산시키는 것(양호한 분산 안정성)이 요구되고 있다. 그러나, 안료의 입자 지름을 예를 들면, 나노미터 사이즈까지 미세화하면 안료 입자의 표면적이 커지기 때문에, 안료 입자 사이의 응집력이 강해져 고도의 레벨로 상기 미세 분산성과 분산 안정성을 양립하는 것은 곤란한 경우가 많다.

그런데, 안료 분산제로서 염기성의 안료 분산제와 산성의 안료 분산제의 2종을 병용하는 것이 제안되어 있다(일본 특허 공개 2002-296770호 공보 참조). 그러나, 여기에서는 염기성의 안료 분산제와 산성의 안료 분산제를 병용하고 있기 때문에 안료를 가교시켜 버릴 가능성이 있다. 또한, 안료의 미세 분산성, 분산 안정성은 반드시 충분하다고 할 수 없다. 또한, 폴리머 부분의 편말단에만 술폰산기 또는 모노황산 에스테르기를 도입한 폴리머 안료 분산제가 개시되어 있다(일본 특허 공개 2002-273191호 공보 참조). 그러나, 이것으로는 고분자의 합성 반응에 의해 말단기를 도입하는 점에서 공업적으로 유리한 효율적인 제조법이라고는 하기 어렵다. 또한, 미세 분산성, 분산 안정성이 충분하게 향상되는지 알 수 없다.

또한, 액상으로 혼합한 액 중에 유기 안료의 입자를 석출시키고, 그것에 소정의 고분자 화합물 등을 함유시키는 방법이 개시되어 있다(국제 공개 WO 2006/121016호 팜플렛, 일본 특허 공개 2004-043776호 공보, 일본 특허 공개 2007-023169호 공보, 일본 특허 공개 2007-119586호 공보 참조).

본 발명에 의하면, 이하의 수단이 제공된다:

(1) 양용매에 유기 안료를 용해시킨 용액과 상기 양용매에 상용하는 상기 유기 안료의 빈용매를 혼합시킴으로써 형성된 유기 안료 입자를 함유하는 안료 분산 조성물과 그래프트형 고분자 화합물을 함유하는 화소를 가지고 이루어지는 컬러 필터.

(2) (1)에 있어서, 상기 안료 분산 조성물은 상기 유기 안료 입자를 형성한 혼합액 중의 용매분을 실질적으로 함유하지 않고, 그것과 다른 최종 용매를 함유하여 이루어지는 컬러 필터.

(3) (1) 또는 (2)에 있어서, 상기 혼합액 중의 용매분으로부터 상기 최종 용매로의 치환이 상기 혼합액 중의 용매분을 감하거나 또는 제거하여 상기 혼합액 중의 용매분과는 별종의 치환 용매를 첨가하는 공정을 1회 이상 반복하여 이루어지는 컬러 필터.

(4) (1)~(3) 중 어느 하나에 있어서, 상기 안료 분산 조성물은 상기 그래프트형 고분자 화합물을 상기 유기 안료 입자 형성시에 공존시켜 얻은 것을 특징으로 하는 컬러 필터.

(5) (1)~(4) 중 어느 하나에 있어서, 상기 안료 분산 조성물은 상기 그래프트형 고분자 화합물을 상기 유기 안료 입자 형성 후에 함유시켜서 얻은 것을 특징으로 하는 컬러 필터.

(6) (1)~(5) 중 어느 하나에 있어서, 상기 그래프트형 고분자 화합물은 하기 일반식(5)로 나타내어지는 구성 단위를 측쇄 중에 갖는 그래프트형 고분자 화합물인 것을 특징으로 하는 컬러 필터.

(일반식(5) 중 R⁷⁴는 수소 원자 또는 탄소 원자수 1~8개의 알킬기를 나타낸다. Q는 시아노기, 탄소 원자수 6~30개의 아릴기 또는 -COOR⁷⁵를 나타낸다. 여기에서, R⁷⁵는 수소 원자, 탄소 원자수 1~22개의 알킬기 또는 탄소 원자수 6~30개의 아릴기를 나타낸다.)

(7) (1)~(6) 중 어느 하나에 있어서, 상기 유기 안료 입자의 수 평균 입경은 100nm 이하인 것을 특징으로 하는 컬러 필터.

(8) (1)~(7) 중 어느 하나에 기재된 컬러 필터를 구비한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.

(9) (8)에 있어서, 상기 액정 표시 장치는 VA 방식인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.

본 발명의 상기 및 그 이외의 특징과 이점은 하기의 기재로부터 보다 명백해질 것이다.

이하, 본 발명에 대해서 상세하게 설명한다.

본 발명의 컬러 필터에 사용되는 그래프트형 고분자 화합물의 가지부(측쇄)를 고분자 화합물로서 말하면, 폴리스티렌, 폴리에틸렌옥시드, 폴리프로필렌옥시드, 폴리(메타)아크릴산 에스테르, 폴리카프로락톤 등이 열거되지만, 하기 일반식(5)로 나타내어지는 구성 단위를 가지부 중에 갖는 그래프트형 고분자 화합물이 바람직하다.

일반식(5) 중 R⁷⁴는 수소 원자 또는 탄소 원자수 1~8개의 알킬기를 나타낸다. Q는 시아노기, 탄소 원자수 6~30개의 아릴기 또는 -COOR⁷⁵를 나타낸다. 여기에서, R⁷⁵는 수소 원자, 탄소 원자수 1~22개의 알킬기 또는 탄소 원자수 6~30개의 아릴기를 나타낸다.

R⁷⁴가 탄소 원자수 1~8개의 알킬기일 때, 탄소 원자수 1~6개의 알킬기가 바람직하고, 메틸기가 보다 바람직하다. R⁷⁴는 치환기 T₁을 갖고 있어도 좋다. 치환기 T₁로서는 할로겐 원자, 카르복실기, 알콕시카르보닐기, 알콕시기 등이 열거된다. 치환기 T₁이 알킬기일 때, 구체적인 예로서는 메틸기, 에틸기, 헥실기, 옥틸기, 트리플루오로메틸기, 카르복시메틸기, 메톡시카르보닐메틸기 등이 열거된다. R⁷⁴는 그 중에서도 수소 원자 또는 메틸기인 것이 바람직하다.

Q는 탄소 원자수 6~20개의 아릴기가 바람직하고, 탄소 원자수 6~12개의 아릴기가 보다 바람직하다. Q로 나타내어지는 기가 아릴기일 때 치환기 T₂를 갖고 있어도 좋다. 치환기 T₂로서는 할로겐 원자, 알킬기, 알콕시기, 알콕시카르보닐기 등이 열거된다. Q가 아릴기일 때, 그 구체적인 예로서는 페닐기, 나프틸기, 톨릴기, 크실릴기, 프로필페닐기, 부틸페닐기, 옥틸페닐기, 도데실페닐기, 메톡시페닐기, 에톡시페닐기, 부톡시페닐기, 데실옥시페닐기, 클로로페닐기, 디클로로페닐기, 브로모페닐기, 메톡시카르보닐페닐기, 에톡시카르보닐페닐기, 부톡시카르보닐페닐기 등이 열거된다. Q가 아릴기일 때, 무치환 아릴기, 또는 할로겐 원자, 알킬기 또는 알콕시기로 치환된 아릴기가 바람직하다. 그 중에서도, 특히 무치환 아릴기, 또는 알킬기로 치환된 아릴기가 바람직하다.

R⁷⁵가 탄소 원자수 1~22개의 알킬기일 때, 탄소 원자수 1~12개의 알킬기가 바람직하고, 탄소 원자수 1~8개의 알킬기가 보다 바람직하다. Q가 -COOR⁷⁵이고, 그 R⁷⁵가 알킬기일 때, 치환기 T₃을 갖고 있어도 좋다. 치환기 T₃으로서는 할로겐 원자, 알케닐기, 아릴기, 수산기, 알콕시기, 알콕시카르보닐기, 아미노기, 아실아미노기, 카르바모일기 등이 열거된다. R⁷⁵가 알킬기일 때, 그 구체적인 예로서는 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기, 헵틸기, 헥실기, 옥틸기, 데실기, 도데실기, 트리데실기, 테트라데실기, 헥사데실기, 옥타데실기, 2-클로로에틸기, 2-브로모에틸기, 2-메톡시카르보닐에틸기, 2-메톡시에틸기, 2-브로모프로필기, 2-부테닐기, 2-펜테닐기, 3-메틸-2-펜테닐기, 2-헥세닐기, 4-메틸-2-헥세닐기, 벤질기, 페네틸기, 3-페닐프로필기, 나프틸메틸기, 2-나프틸에틸기, 클로로벤질기, 브로모벤질기, 메틸벤질기, 에틸벤질기, 메톡시벤질기, 디메틸벤질기, 디메톡시벤질기, 시클로헥실기, 2-시클로헥실에틸기, 2-시클로펜틸에틸기, 비시클로[3.2.1]옥토-2-일기, 1-아다만틸기, 디메틸아미노프로필기, 아세틸아미노에틸기, N,N-디부틸아미노카르바모일메틸기 등이 열거된다. 이와 같은 알킬기 중 무치환 알킬기, 또는 할로겐 원자, 아릴기 또는 수산기로 치환된 알킬기가 바람직하다. 그 중에서도, 특히 무치환 알킬기가 바람직하다.

R⁷⁵가 탄소 원자수 6~30개의 아릴기일 때, 탄소 원자수 6~20개의 아릴기가 바람직하고, 특히 탄소 원자수 6~12개의 아릴기가 바람직하다. R⁷⁵가 아릴기일 때, 치환기 T₄를 갖고 있어도 좋다. 치환기 T₄로서는 할로겐 원자, 알킬기, 알케닐기, 알콕시기, 알콕시카르보닐기, 아실아미노기 등이 열거된다. R⁷⁵가 아릴기일 때의 구체적인 예로서는 페닐기, 나프틸기, 톨릴기, 크실릴기, 프로필페닐기, 부틸페닐기, 옥틸페닐기, 도데실페닐기, 메톡시페닐기, 에톡시페닐기, 부톡시페닐기, 데실옥시페닐기, 클로로페닐기, 디클로로페닐기, 브로모페닐기, 메톡시카르보닐페닐기, 에톡시카르보닐페닐기, 부톡시카르보닐페닐기, 아세트아미도페닐기, 프로피오아미도페닐기, 도데실로일아미도페닐기 등이 열거된다. 이와 같은 아릴기 중 무치환 아릴기, 또는 할로겐 원자, 알킬기 또는 알콕시기로 치환된 아릴기가 바람직하다. 그 중에서도, 특히 알킬기로 치환된 아릴기가 바람직하다.

R⁷⁵로서는, 그 중에서도 수소 원자, 탄소 원자수 1~22개의 알킬기가 바람직하고, 특히 수소 원자, 탄소 원자수 1~12개의 알킬기가 바람직하다.

이와 같은 일반식(5)로 나타내어지는 구성 단위를 가지부 중에 갖는 그래프트형 고분자의 그 가지부의 구체적인 예를 폴리머로서 말하면, 폴리메틸(메타)아크릴레이트, 폴리-n-부틸(메타)아크릴레이트, 폴리-i-부틸(메타)아크릴레이트, 폴리(메틸(메타)아크릴레이트-co-벤질(메타)아크릴레이트), 폴리(메틸(메타)아크릴레이트-co-스티렌), 폴리(메틸(메타)아크릴레이트-co-(메타)아크릴산), 폴리(메틸(메타)아크릴레이트-co-아크릴로니트릴) 등이 열거된다.

본 발명에 사용되는 그래프트 중합체는 특별하게 한정되지 않지만, 측쇄를 갖는 부위가 직접 또는 스페이서 부위를 통해 공유 결합에 의해 주쇄에 결합된 중합체인 것이 바람직하고, 그것에 한정되는 것은 아니지만, 예를 들면 공중합 성분으로서 말단에 에틸렌성 불포화 이중 결합을 갖는 중합성 올리고머 성분으로 구성된 공중합체, 측쇄를 갖는 (공)중합체에 그래프트 부위가 되는 성분을 고분자 반응으로 부가시킨 것, 측쇄를 갖는 중합체를 기점으로 해서 중합 반응을 행하여 그래프트 부위를 형성한 것 등이 열거된다. 본 발명에 있어서의 그래프트 중합체는 공지의 고분자 반응이나, 중합성 단량체 및 말단에 에틸렌성 불포화 이중 결합을 갖는 중합성 올리고머와의 공중합 반응 등을 참조함으로써 합성한 것을 사용할 수 있다.

일반식(5)로 나타내어지는 구성 단위를 가지부 중에 적어도 갖는 그래프트형 고분자 화합물의 합성법으로서, 구체적으로는 일반식(5)로 나타내어지는 구성 단위를 이루는 중합성의 매크로 모노머와 상기 매크로 모노머와 공중합 가능한 에틸렌성 불포화 모노머를 공중합하는 방법이 열거된다.

일반식(5)로 나타내어지는 구성 단위를 이루는 중합성의 매크로 모노머 중 바람직한 것은 하기 일반식(6)으로 나타내어지는 것이다.

일반식(6) 중 R⁷⁶은 수소 원자 또는 탄소 원자수 1~8개의 알킬기를 나타낸다. W는 단결합 또는 하기 (a)~(n) 중 어느 하나로 나타내어지는 기를 나타낸다.

여기에서, Z₁, Z₂는 수소 원자, 할로겐 원자, 탄소 원자수 1~6개의 알킬기, 시아노기 또는 히드록실기를 나타낸다. Z₃은 수소 원자, 탄소 원자수 1~18개의 알킬기 또는 탄소 원자수 6~20개의 아릴기를 나타낸다. 또는, Z₁~Z₃은 이들을 조합시킨 연결기이어도 좋다. A는 W와 합하여 상기한 일반식(5)로 나타내어지는 구성 단위의 Q를 이루는 기를 나타낸다. 이와 같은 일반식(6)으로 나타내어지는 매크로 모노머의 구체적인 예로서는 하기 식(6-1)~(6-8)로 나타내어지는 화합물이 열거된다.

A는 상기 일반식(6)에 있어서의 A와 동의이다. Me는 메틸기를 나타낸다. 시판품으로서 입수할 수 있는 이와 같은 매크로 모노머로서는 편말단 메타크릴로일화 폴리메틸메타크릴레이트 올리고머(Mn=6000, 상품명: AA-6, TOAGOSEI CO., LTD. 제품), 편말단 메타크릴로일화 폴리-n-부틸아크릴레이트 올리고머(Mn=6000, 상품명: AB-6, TOAGOSEI CO., LTD. 제품), 편말단 메타크릴로일화 폴리스티렌 올리고머(Mn=6000, 상품명: AS-6, TOAGOSEI CO., LTD. 제품)를 열거할 수 있다.

상기 매크로 모노머의 분자량으로서는 폴리스티렌 환산의 수 평균 분자량(Mn)이 1000~20000인 것이 바람직하고, 2000~15000인 것이 보다 바람직하다. 상기 수 평균 분자량이 상기 범위 내이면, 안료 분산제로서의 입체 반발 효과를 보다 효과적으로 얻을 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서 단지 분자량이라고 할 때에는 수 평균 분자량을 의미하고, 특별하게 언급하지 않는 한 겔 투과 크로마토그래피(캐리어: 테트라히드로푸란)에 의해 측정되는 폴리스티렌 환산의 분자량이다.

상기에 기재된 매크로 모노머와 공중합 가능한 에틸렌성 불포화 모노머로서는 안료의 분산성, 분산 안정성을 향상시키기 위해서 「안료에 흡착하는 블록을 구성하는 단량체」를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 그 이외의 공중합 성분으로서 「안료에 흡착하지 않는 블록을 구성하는 단량체」를 공중합시켜도 좋다.

「안료에 흡착하는 블록을 구성하는 단량체」는 분산되는 안료의 종류에 따라 적당하게 선택할 수 있고, 이들은 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상을 병용해도 좋다.

예를 들면, 안료에 흡착할 수 있는 관능기를 갖는 모노머가 열거된다. 구체적으로는 유기 색소 잔기 또는 복소환 구조부를 갖는 모노머, 산성기를 갖는 모노머, 염기성 질소 원자를 갖는 모노머, 우레아기, 우레탄기, 배위성 산소 원자를 갖는 기, 탄소수 4개 이상의 탄화수소기, 알콕시실릴기, 에폭시기, 이소시아네이트기 또는 수산기를 갖는 모노머, 또는 이온성 관능기를 함유하는 모노머 등을 열거할 수 있고, 그 중에서도 유기 색소 잔기 또는 복소환 구조부를 갖는 모노머, 산성기를 갖는 모노머, 또는 염기성 질소 원자를 갖는 모노머가 바람직하고, 특히 산성기를 갖는 모노머, 또는 염기성 질소 원자를 갖는 모노머가 바람직하다.

「안료에 흡착하지 않는 블록을 구성하는 단량체」로서는 특별하게 제한되지 않지만, 예를 들면 (메타)아크릴산 에스테르류, 크로톤산 에스테르류, 비닐에스테르류, 말레산 디에스테르류, 푸말산 디에스테르류, 이타콘산 디에스테르류, (메타)아크릴아미드류, 스티렌류, 비닐에테르류, 비닐케톤류, 올레핀류, 말레이미드류, (메타)아크릴로니트릴 등을 열거할 수 있다. 이들의 단량체는 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상을 병용해도 좋다. 알칼리 현상 처리가 필요한 광경화성 조성물에 적용할 경우에는 상기의 안료에 흡착하지 않는 블록을 구성하는 단량체와 산성기를 갖는 비닐 모노머를 병용해도 좋다.

(메타)아크릴산 에스테르류의 예로서는 (메타)아크릴산 메틸, (메타)아크릴산 에틸, (메타)아크릴산 n-프로필, (메타)아크릴산 이소프로필, (메타)아크릴산 n-부틸, (메타)아크릴산 이소부틸, (메타)아크릴산 t-부틸, (메타)아크릴산 아밀, (메타)아크릴산 n-헥실, (메타)아크릴산 시클로헥실, (메타)아크릴산 t-부틸시클로헥실, (메타)아크릴산 2-에틸헥실, (메타)아크릴산 t-옥틸, (메타)아크릴산 도데실, (메타)아크릴산 옥타데실, (메타)아크릴산 아세톡시에틸, (메타)아크릴산 페닐, (메타)아크릴산 4-히드록시부틸, (메타)아크릴산 2-메톡시에틸, (메타)아크릴산 2-에톡시에틸, (메타)아크릴산 2-(2-메톡시에톡시)에틸, (메타)아크릴산 2-클로로에틸, (메타)아크릴산 비닐, (메타)아크릴산 2-페닐비닐, (메타)아크릴산 1-프로페닐, (메타)아크릴산 알릴, (메타)아크릴산 2-아릴옥시에틸, (메타)아크릴산 프로파르길, (메타)아크릴산 벤질, (메타)아크릴산 디에틸렌글리콜모노메틸에테르, (메타)아크릴산 디에틸렌글리콜모노에틸에테르, (메타)아크릴산 트리에틸렌글리콜모노메틸에테르, (메타)아크릴산 트리에틸렌글리콜모노에틸에테르, (메타)아크릴산 폴리에틸렌글리콜모노메틸에테르, (메타)아크릴산 폴리에틸렌글리콜모노에틸에테르, (메타)아크릴산 β-페녹시에톡시에틸, (메타)아크릴산 노닐페녹시폴리에틸렌글리콜, (메타)아크릴산 디시클로펜테닐, (메타)아크릴산 디시클로펜테닐옥시에틸, (메타)아크릴산 트리플루오로에틸, (메타)아크릴산 옥타플루오로펜틸, (메타)아크릴산 퍼플루오로옥틸에틸, (메타)아크릴산 디시클로펜타닐, (메타)아크릴산 트리브로모페닐, (메타)아크릴산 트리브로모페닐옥시에틸, (메타)아크릴산 γ-부티로락톤 등이 열거된다.

크로톤산 에스테르류의 예로서는 크로톤산 부틸 및 크로톤산 헥실 등이 열거된다.

비닐에스테르류의 예로서는 비닐아세테이트, 비닐클로로아세테이트, 비닐프로피오네이트, 비닐부티레이트, 비닐메톡시아세테이트 및 벤조산 비닐 등이 열거된다.

말레산 디에스테르류의 예로서는 말레산 디메틸, 말레산 디에틸 및 말레산 디부틸 등이 열거된다.

푸말산 디에스테르류의 예로서는 푸말산 디메틸, 푸말산 디에틸 및 푸말산 디부틸 등이 열거된다.

이타콘산 디에스테르류의 예로서는 이타콘산 디메틸, 이타콘산 디에틸 및 이타콘산 디부틸 등이 열거된다.

(메타)아크릴아미드류로서는 (메타)아크릴아미드, N-메틸(메타)아크릴아미드, N-에틸(메타)아크릴아미드, N-프로필(메타)아크릴아미드, N-이소프로필(메타)아크릴아미드, N-n-부틸아크릴(메타)아미드, N-t-부틸(메타)아크릴아미드, N-시클로헥실(메타)아크릴아미드, N-(2-메톡시에틸)(메타)아크릴아미드, N,N-디메틸(메타)아크릴아미드, N,N-디에틸(메타)아크릴아미드, N-페닐(메타)아크릴아미드, N-니트로페닐아크릴아미드, N-에틸-N-페닐아크릴아미드, N-벤질(메타)아크릴아미드, (메타)아크릴로일모르폴린, 디아세톤아크릴아미드, N-메틸롤아크릴아미드, N-히드록시에틸아크릴아미드, 비닐(메타)아크릴아미드, N,N-디알릴(메타)아크릴아미드, N-알릴(메타)아크릴아미드 등이 열거된다.

스티렌류의 예로서는 스티렌, 메틸스티렌, 디메틸스티렌, 트리메틸스티렌, 에틸스티렌, 이소프로필스티렌, 부틸스티렌, 히드록시스티렌, 메톡시스티렌, 부톡시스티렌, 아세톡시스티렌, 클로로스티렌, 디클로로스티렌, 브로모스티렌, 클로로메틸스티렌, 산성 물질에 의해 탈보호 가능한 기(예를 들면, t-Boc 등)로 보호된 히드록시스티렌, 비닐벤조산 메틸 및 α-메틸스티렌 등이 열거된다.

비닐에테르류의 예로서는 메틸비닐에테르, 에틸비닐에테르, 2-클로로에틸비닐에테르, 히드록시에틸비닐에테르, 프로필비닐에테르, 부틸비닐에테르, 헥실비닐에테르, 옥틸비닐에테르, 메톡시에틸비닐에테르 및 페닐비닐에테르 등이 열거된다.

비닐케톤류의 예로서는 메틸비닐케톤, 에틸비닐케톤, 프로필비닐케톤, 페닐비닐케톤 등이 열거된다.

올레핀류의 예로서는 에틸렌, 프로필렌, 이소부틸렌, 부타디엔, 이소프렌 등이 열거된다.

말레이미드류의 예로서는 말레이미드, 부틸말레이미드, 시클로헥실말레이미드, 페닐말레이미드 등이 열거된다.

(메타)아크릴로니트릴의 예로서는 메타크릴로니트릴, 아크릴로니트릴 등이 열거된다.

상기 그래프트형 고분자 화합물의 질량 평균 분자량은 특별하게 제한되지 않지만, 바람직하게는 3,000~100,000의 범위로 하는 것이 바람직하고, 5,000~50,000의 범위가 보다 바람직하다. 질량 평균 분자량이 3,000 이상이면 안정화 효과를 보다 효과적으로 얻을 수 있고, 질량 평균 분자량이 100,000 이하이면 보다 효과적으로 흡착되어 양호한 분산성을 발휘할 수 있다. 또한, 본 발명에 있어서 단지 분자량이라고 할 때에는 질량 평균 분자량을 의미하고, 특별하게 언급하지 않는 한 겔 투과 크로마토그래피(캐리어: 테트라히드로푸란)에 의해 측정되는 폴리스티렌 환산의 분자량이다.

상기 그래프트형 고분자 화합물의 시판품으로서는 Lubrizol Japan Ltd. 제품 「Solsperse 24000, 28000, 32000, 38500, 39000, 55000」, BYK Japan K. K. 제품 「Disperbyk-111, 161, 171, 174」 등(모두 상품명)이 열거된다.

이 이외에, 본 발명의 컬러 필터에 사용되는 그래프트형 고분자는 특별하게 한정되지 않지만, 일본 특허 공개 소 54-37082호 공보, 일본 특허 공개 소 61-174939호 공보 등에 기재된 폴리알킬렌이민과 폴리에스테르 화합물을 반응시킨 화합물, 일본 특허 공개 평 9-169821호 공보에 기재된 폴리알릴아민의 측쇄의 아미노기를 폴리에스테르로 수식한 화합물, 일본 특허 공개 소 60-166318호 공보에 기재된 폴리에스테르폴리올 부가 폴리우레탄 등, 일본 특허 공개 평 9-171253호 공보나 매크로 모노머의 화학과 공업, IPC 출판부, 1989년 등에 기재된 바와 같은 중합성 올리고머(이하, 매크로 모노머라고 칭함)를 공중합 성분으로 하는 것을 열거할 수 있다.

본 발명의 컬러 필터에 사용되는 안료 분산 조성물 중 상기의 그래프트형 고분자 화합물의 함유량은 특별하게 한정되지 않지만, 안료 분산 조성물의 전체 고형분에 대하여 1~80질량%인 것이 바람직하고, 3~50질량%인 것이 보다 바람직하다.

본 발명에 있어서는 상기 그래프트형 고분자 화합물과 함께, 그 이외의 폴리머나 각종 분산제도 사용할 수 있다. 본 발명에 있어서 특별하게 제한되지 않지만 바람직하게 사용되는 것으로서, 안료 유도체형 화합물과 말단 변성형 고분자 화합물이 열거된다.

안료 유도체형 화합물(이하, 「안료 유도체형 분산제」라고도 함)이란 친물질로서의 유기 안료로부터 유도되어, 그 친구조를 화학 수식함으로써 제조되는 안료 유도체형 분산제, 또는 화학 수식된 안료 전구체의 안료화 반응에 의해 얻어지는 안료 유도체형 분산제라고 정의한다. 일반적으로, 시너지스트형 분산제라고도 일컬어지고 있다.

특별하게 한정되지 않지만, 예를 들면 일본 특허 공개 2007-9096호 공보나, 일본 특허 공개 평 7-331182호 공보 등에 기재된 산성기를 갖는 안료 유도체, 염기성기를 갖는 안료 유도체, 프탈이미드메틸기 등의 관능기를 도입한 안료 유도체 등이 바람직하게 사용된다.

시판품으로서는 EFKA사 제품 「EFKA6745(상품명, 프탈로시아닌 유도체), 6750(상품명, 아조 안료 유도체)」, Lubrizol Japan Ltd. 제품 「Solsperse 5000(상품명, 프탈로시아닌 유도체), 22000(상품명, 아조 안료 유도체)」 등을 열거할 수 있다.

본 발명의 컬러 필터에 사용되는 안료 분산 조성물 중의 안료 유도체형 화합물의 함유량은 특별하게 한정되지 않지만, 상기 조성물의 전체 고형분 중에 0.01~50질량%인 것이 바람직하고, 0.2~20질량%인 것이 보다 바람직하다.

상기의 말단 변성형 고분자 화합물을 합성하는 방법은 특별하게 한정되지 않지만, 예를 들면 이하의 방법 및 이들을 조합시킨 방법 등을 열거할 수 있다.

1. 관능기 함유의 중합 개시제를 이용하여 중합(예를 들면, 라디칼 중합, 음이온 중합, 양이온 중합 등)으로 합성하는 방법

2. 관능기 함유의 연쇄 이동제를 이용하여 라디칼 중합으로 합성하는 방법

여기에서 도입되는 관능기는 상기 흡착 부위(즉, 유기 색소 구조, 복소환 구조, 산성기, 염기성 질소 원자를 갖는 기, 우레아기, 우레탄기, 배위성 산소 원자를 갖는 기, 탄소수 4개 이상의 탄화수소기, 알콕시실릴기, 에폭시기, 이소시아네이트기, 수산기 및 이온성 관능기로부터 선택되는 부위) 등이 열거된다. 또한, 이들의 흡착 부위에 유도할 수 있는 관능기이어도 관계없다.

폴리머 말단에 관능기를 도입할 수 있는 연쇄 이동제로서는 예를 들면, 메르캅토 화합물(예를 들면, 티오글리콜산, 티오말산, 티오살리실산, 2-메르캅토프로피온산, 3-메르캅토프로피온산, 3-메르캅토부티르산, N-(2-메르캅토프로피오닐)글리신, 2-메르캅토니코틴산, 3-[N-(2-메르캅토에틸)카르바모일]프로피온산, 3-[N-(2-메르캅토에틸)아미노]프로피온산, N-(3-메르캅토프로피오닐)알라닌, 2-메르캅토에탄술폰산, 3-메르캅토프로판술폰산, 4-메르캅토부탄술폰산, 2-메르캅토에탄올, 3-메르캅토-1,2-프로판디올, 1-메르캅토-2-프로판올, 3-메르캅토-2-부탄올, 메르캅토페놀, 2-메르캅토에틸아민, 2-메르캅토이미다졸, 2-메르캅토-3-피리디놀, 벤젠티올, 톨루엔티올, 메르캅토아세토페논, 나프탈렌티올, 나프탈렌메탄티올 등) 또는 이들 메르캅토 화합물의 산화체인 디술피드 화합물 및 할로겐 화합물(예를 들면, 2-요오드에탄술폰산, 3-요오드프로판술폰산 등)이 열거된다.

또한, 폴리머 말단에 관능기를 도입할 수 있는 중합 개시제로서는 예를 들면, 2,2'-아조비스(2-시아노프로판올), 2,2'-아조비스(2-시아노펜타놀), 4,4'-아조비스(4-시아노발레르산), 4,4'-아조비스(4-시아노발레르산클로라이드), 2,2'-아조비스[2-(5-메틸-2-이미다졸린-2-일)프로판], 2,2'-아조비스[2-(2-이미다졸린-2-일)프로판], 2,2'-아조비스[2-(3,4,5,6-테트라히드로피리미딘-2-일)프로판], 2,2'-아조비스{2-[1-(2-히드록시에틸)-2-이미다졸린-2-일]프로판}, 2,2'-아조비스[2-메틸-N-(2-히드록시에틸)-프로피온아미드] 등 또는 이들 유도체 등이 열거된다.

중합에 사용되는 모노머로서는 예를 들면, 라디칼 중합성 모노머로서는 상기 「안료에 흡착하지 않는 블록을 구성하는 단량체」를 사용할 수 있다.

말단 변성형 고분자로서는 예를 들면, 일본 특허 공개 평 9-77994호 공보나, 일본 특허 공개 2002-273191호 공보 등에 기재되어 있는 폴리머의 말단에 관능기를 갖는 고분자를 열거할 수 있다.

상기의 말단 변성형 고분자의 분자량으로서는 질량 평균 분자량 1000~50000인 것이 바람직하다. 상기 수 평균 분자량이 1000 이상이면, 안료 분산제로서의 입체 반발 효과를 보다 효과적으로 얻을 수 있고, 50000 이하이면, 보다 효과적으로 입체 효과를 억제하고, 안료에의 흡착 시간을 보다 단축시킬 수 있다.

상기 말단 변성형 고분자의 시판품으로서는 Lubrizol Japan Ltd. 제품 「Solsperse 3000, 17000, 27000(모두 상품명)」 등을 열거할 수 있다.

본 발명의 컬러 필터에 사용되는 안료 분산 조성물 중의 말단 변성 고분자 화합물의 함유량은 특별하게 한정되지 않지만, 상기 조성물의 전체 고형분 중에 1~80질량%인 것이 바람직하고, 3~50질량%인 것이 보다 바람직하다.

안료 분산 조성물에 있어서, 상기의 그래프트 고분자 화합물을 함유시키고, 바람직하게는 상기의 안료 유도체형 화합물 및/또는 말단 변성형 고분자 화합물을 더 사용함으로써 안료의 미세 분산성 및 분산 안정성을 향상시킬 수 있다. 또한, 안료 입자의 미세화 상태를 유지할 수 있고, 착색력을 향상시킬 수 있으며, 사용 적성(특히, 비집합성, 비결정성, 유동성)도 향상시킬 수 있다. 이에 의해, 본 발명의 컬러 필터를 구성했을 때에는 우수한 색 특성 및 높은 콘트라스트를 얻을 수 있다.

본 발명의 컬러 필터에 사용되는 유기 안료는 색상적으로 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 페릴렌 화합물 안료, 페리논 화합물 안료, 퀴나크리돈 화합물 안료, 퀴나크리돈퀴논 화합물 안료, 안트라퀴논 화합물 안료, 안트안트론 화합물 안료, 벤즈이미다졸론 화합물 안료, 디스아조 축합 화합물 안료, 디스아조 화합물 안료, 아조 화합물 안료, 인단트론 화합물 안료, 프탈로시아닌 화합물 안료, 트리아릴카르보늄 화합물 안료, 디옥사진 화합물 안료, 아미노안트라퀴논 화합물 안료, 디케토피롤로피롤 화합물 안료, 티오인디고 화합물 안료, 이소인돌린 화합물 안료, 이소인돌리논 화합물 안료, 피란트론 화합물 안료, 이소비올안트론 화합물 안료, 그들의 혼합물 등이 열거된다.

그 중에서도, 퀴나크리돈 화합물 안료, 디케토피롤로피롤 화합물 안료, 디옥사진 화합물 안료, 프탈로시아닌 화합물 안료 또는 아조 화합물 안료인 것이 바람직하고, 디케토피롤로피롤 화합물 안료, 프탈로시아닌 화합물 안료 또는 디옥사진 화합물 안료가 보다 바람직하다. 이 때, 2종류 이상의 유기 안료 또는 유기 안료의 고용체를 조합시켜서 사용할 수도 있다. 또한, 유기 색소, 고분자 유기 재료 등과 조합시켜도 좋다.

본 발명의 컬러 필터에 있어서는 양용매(제 1 용매)에 유기 안료를 용해시킨 유기 안료 용액과 양용매에 대하여 상용성을 갖고 유기 안료에 대하여 빈용매가 되는 용매(제 2 용매)를 혼합시킴으로써 형성된 빌드업 안료 입자를 사용한다. 여기에서, 양용매와 빈용매의 조합은 유기 안료의 용해도에 충분한 차가 있는 것이 필요하고, 유기 안료에 맞추어 바람직한 것을 선택할 필요가 있지만, 안료 입자의 석출을 가능하게 하는 조합이면 어떠한 선택도 가능하다.

양용매는 사용하는 유기 안료를 용해시키는 것이 가능하고, 상기 빈용매와 상용하거나 또는 균일하게 혼합되는 것이면 특별하게 한정되지 않는다. 유기 안료의 양용매에의 용해성은 유기 안료의 용해도가 0.2질량% 이상인 것이 바람직하고, 0.5질량% 이상인 것이 보다 바람직하다. 유기 안료의 양용매에의 용해도에 특별하게 상한은 없지만, 통상 사용되는 유기 안료를 고려하면 50질량% 이하인 것이 실제적이다. 이 용해도는 산 또는 알칼리 존재 하에서 용해된 경우의 용해도이어도 좋다.

양용매로서는 예를 들면 수성 용매(예를 들면, 물 또는 염산, 수산화나트륨 수용액), 알콜 화합물 용매, 아미드 화합물 용매, 케톤 화합물 용매, 에테르 화합물 용매, 방향족 화합물 용매, 2황화탄소 용매, 지방족 화합물 용매, 니트릴 화합물 용매, 술폭시드 화합물 용매, 할로겐 화합물 용매, 에스테르 화합물 용매, 이온성 액체, 이들의 혼합 용매 등이 열거되고, 수성 용매, 알콜 화합물 용매, 케톤 화합물 용매, 에테르 화합물 용매, 술폭시드 화합물 용매, 에스테르 화합물 용매, 아미드 화합물 용매, 또는 이들의 혼합물이 바람직하며, 수성 용매, 알콜 화합물 용매, 에스테르 화합물 용매, 술폭시드 화합물 용매 또는 아미드 화합물 용매가 바람직하고, 수성 용매, 술폭시드 화합물 용매 또는 아미드 화합물 용매가 더욱 바람직하며, 술폭시드 화합물 용매 또는 아미드 화합물 용매가 특히 바람직하다.

술폭시드 화합물 용매로서는 예를 들면 디메틸술폭시드, 디에틸술폭시드, 헥사메틸렌술폭시드, 술포란 등이 열거된다. 아미드 화합물 용매로서는 예를 들면 N,N-디메틸포름아미드, 1-메틸-2-피롤리돈, 2-피롤리디논, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 2-피롤리디논, ε-카프로락탐, 포름아미드, N-메틸포름아미드, 아세트아미드, N-메틸아세트아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸프로판아미드, 헥사메틸포스포릭트리아미드 등이 열거된다.

또한, 양용매에 유기 안료를 용해시킨 유기 안료 용액의 농도로서는 용해시의 조건에 있어서의 유기 안료의 양용매에 대한 포화 농도 내지 이것의 1/100 정도의 범위가 바람직하다.

유기 안료 용액의 조제 조건에 특별하게 제한은 없고, 상압으로부터 아임계, 초임계 조건의 범위를 선택할 수 있다. 상압에서의 온도는 -10~150℃가 바람직하고, -5~130℃가 보다 바람직하며, 0~100℃가 특히 바람직하다.

양용매의 구체예로서 열거한 것과 빈용매로서 열거한 것으로 공통되는 것도 있지만, 양용매 및 빈용매로서 같은 것을 조합하는 경우는 없고, 채용되는 각 유기 안료와의 관계에서 양용매에 대한 용해도가 빈용매에 대한 용해도보다 충분히 높으면 좋으며, 예를 들면 그 용해도 차가 0.2질량% 이상인 것이 바람직하고, 0.5질량% 이상인 것이 보다 바람직하다. 양용매와 빈용매에 대한 용해도의 차에 특별하게 상한은 없지만, 통상 사용되는 유기 안료를 고려하면 50질량% 이하인 것이 실제적이다.

유기 안료를 양용매 중에 균일하게 용해시킬 때 산 또는 알칼리 등의 안료 용해 촉진제를 첨가하여 용해시켜도 좋다. 일반적으로, 분자 내에 알칼리성에서 해리 가능한 기를 갖는 안료의 경우에는 알칼리의 첨가가 바람직하고, 알칼리성에서 해리되는 기가 존재하지 않고 프로톤이 부가되기 쉬운 질소 원자 등을 분자 내에 많이 가질 때에는 산의 첨가가 바람직하다. 예를 들면, 퀴나크리돈, 디케토피롤로피롤, 디스아조 축합 화합물 안료는 알칼리성에서 용해된다. 프탈로시아닌 화합물 안료는 산성에서 용해되지만, 그 중에는 알칼리성에서 용해되는 것도 있고, 알칼리성에서 용해되는 기구는 명확하지 않다.

알칼리로서는 수산화리튬, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화칼슘, 수산화바륨 등의 무기 염기, 또는 트리알킬아민, 디아자비시클로운데센(DBU), 금속 알콕시드 등의 유기 염기가 열거되고, 그 중에서도 트리알킬아민, 금속 알콕시드가 바람직하며, 금속 알콕시드가 보다 바람직하다. 알칼리의 첨가량은 특별하게 한정되지 않지만, 무기 염기의 경우, 유기 안료에 대하여 1.0~30몰 당량인 것이 바람직하고, 1.0~25몰 당량인 것이 보다 바람직하며, 1.0~20몰 당량인 것이 특히 바람직하다. 유기 염기의 경우, 유기 안료에 대하여 1.0~100몰 당량인 것이 바람직하고, 5.0~100몰 당량인 것이 보다 바람직하며, 20~100몰 당량인 것이 특히 바람직하다.

산으로서는 황산, 염산, 인산 등의 무기산, 또는 아세트산, 트리플루오로아세트산, 옥살산, 메탄술폰산, 트리플루오로메탄술폰산 등의 유기산이 열거되고, 그 중에서도 무기산인 것이 바람직하며, 황산인 것이 보다 바람직하다. 산의 첨가량은 특별하게 한정되지 않지만, 염기에 비하여 과잉량 사용되는 경우가 많다. 무기산 및 유기산의 경우를 막론하고, 유기 안료에 대하여 3~500몰 당량인 것이 바람직하고, 10~500몰 당량인 것이 보다 바람직하며, 30~200몰 당량인 것이 특히 바람직하다.

알칼리 또는 산을 유기 용매와 혼합하여 유기 안료의 양용매로서 사용할 때에는 알칼리 또는 산을 완전하게 용해시키기 위해서 약간의 물이나 저급 알콜 등의 알칼리 또는 산에 대하여 높은 용해도를 가지는 용제를 유기 용매에 첨가할 수 있다. 물이나 저급 알콜의 양은 유기 안료 용액 전량에 대하여 50질량% 이하가 바람직하고, 30질량% 이하가 보다 바람직하다. 구체적으로는 물, 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올, 부틸알콜 등을 사용할 수 있다.

양용매 중에 있어서 유기 안료의 용해가 진행되는 한편, 유기 안료 분자의 분해가 진행되어 버리는 경우가 있다. 안료 분자의 분해에 관해서는 후술하지만, 유기 안료 용액과 빈용매를 접촉시키는 시점에서의 유기 안료의 분해를 억제하는 것이 바람직하다. 특히, 안료 용해 촉진제의 작용에 의해 유기 안료가 용해됨과 동시에 유기 안료 분자의 분해가 진행되어버리는 경우에는 유기 안료 용액과 빈용매를 접촉시키기 직전에 양용매에 안료 용해 촉진제를 첨가하는 것이 바람직하다. 이 때, 예를 들면 유기 안료를 양용매(예를 들면, 디메틸술폭시드)에 첨가하고, 유기 안료가 완전하게는 용해되지 않는 분산액으로서 준비해 두고, 상기 산 또는 알칼리로 이루어진 안료 용해 촉진제를 첨가하여 안료 용액으로 하고, 그 직후에 안료 용액과 빈용매를 혼합하는 형태가 바람직하다.

유기 안료 용액의 점도는 0.5~80.0mPaㆍs인 것이 바람직하고, 1.0~50.0mPaㆍs인 것이 보다 바람직하다.

빈용매는 특별하게 한정되지 않지만, 유기 안료의 용해도가 0.02질량% 이하인 것이 바람직하고, 0.01질량% 이하인 것이 보다 바람직하다. 유기 안료의 빈용매에의 용해도에 특별하게 하한은 없지만, 통상 사용되는 유기 안료를 고려하면 0.000001질량% 이상이 실제적이다. 이 용해도는 산 또는 알칼리의 존재 하에서 용해된 경우의 용해도이어도 좋다. 또한, 양용매와 빈용매의 상용성 또는 균일 혼합성은 양용매의 빈용매에 대한 용해량이 30질량% 이상인 것이 바람직하고, 50질량% 이상인 것이 보다 바람직하다. 양용매의 빈용매에 대한 용해량에 특별하게 상한은 없지만, 임의의 비율로 혼합되는 것이 실제적이다.

빈용매로서는 예를 들면 수성 용매(예를 들면, 물 또는 염산, 수산화나트륨 수용액), 알콜 화합물 용매, 케톤 화합물 용매, 에테르 화합물 용매, 방향족 화합물 용매, 2황화탄소 용매, 지방족 화합물 용매, 니트릴 화합물 용매, 할로겐 화합물 용매, 에스테르 화합물 용매, 이온성 액체, 이들의 혼합 용매 등이 열거되고, 수성 용매, 알콜 화합물 용매, 케톤 화합물 용매, 에테르 화합물 용매, 에스테르 화합물 용매 또는 이들의 혼합물이 바람직하며, 수성 용매, 알콜 화합물 용매 또는 에스테르 화합물 용매가 보다 바람직하다.

알콜 화합물 용매로서는 예를 들면 메탄올, 에탄올, 이소프로필알콜, n-프로필알콜, 1-메톡시-2-프로판올 등이 열거된다. 케톤 화합물 용매로서는 예를 들면 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 시클로헥사논이 열거된다. 에테르 화합물 용매로서는 예를 들면 디메틸에테르, 디에틸에테르, 테트라히드로푸란 등이 열거된다. 방향족 화합물 용매로서는 예를 들면 벤젠, 톨루엔 등이 열거된다. 지방족 화합물 용매로서는 예를 들면 헥산 등이 열거된다. 니트릴 화합물 용매로서는 예를 들면 아세토니트릴 등이 열거된다. 할로겐 화합물 용매로서는 예를 들면 디클로로메탄, 트리클로로에틸렌 등이 열거된다. 에스테르 화합물 용매로서는 예를 들면 아세트산 에틸, 락트산 에틸, 2-(1-메톡시)프로필아세테이트 등이 열거된다. 이온성 액체로서는 예를 들면 1-부틸-3-메틸이미다졸륨과 PF₆ ^-의 염 등이 열거된다.

유기 입자를 석출 생성시킬 때의 빈용매의 조건에 특별하게 제한은 없고, 상압으로부터 아임계, 초임계 조건의 범위를 선택할 수 있다. 상압에서의 온도는 -30~100℃가 바람직하고, -10~60℃가 보다 바람직하며, 0~30℃가 특히 바람직하다.

유기 안료 용액과 빈용매를 혼합할 때, 양자의 어느 쪽을 첨가하여 혼합해도 좋지만, 유기 안료 용액을 빈용매로 분류해서 혼합하는 것이 바람직하고, 그 때에 빈용매가 교반된 상태인 것이 바람직하다. 교반 속도는 100~10000rpm이 바람직하고, 150~8000rpm이 보다 바람직하며, 200~6000rpm이 특히 바람직하다. 첨가에는 펌프 등을 사용할 수도 있고, 사용하지 않아도 좋다. 또한, 액 중 첨가이어도, 액 외 첨가이어도 좋지만, 액 중 첨가가 보다 바람직하다. 또한, 공급관을 통해 펌프로 액 중으로 연속 공급하는 것이 바람직하다. 공급관의 내경은 0.1~200mm가 바람직하고, 0.2~100mm가 보다 바람직하다. 공급관으로부터 액 중으로 공급되는 속도로서는 1~10000ml/분이 바람직하고, 5~5000ml/분이 보다 바람직하다.

유기 안료 용액과 빈용매의 혼합에 있어서 레이놀즈수를 조절함으로써 석출 생성시키는 유기 나노 입자의 입자 지름을 제어할 수 있다. 여기에서, 레이놀즈수는 유체의 흐름의 상태를 나타내는 무차원수이고, 다음 식으로 나타내어진다.

Re=ρUL/μ ㆍㆍㆍ 수식(1)

수식(1) 중 Re는 레이놀즈수를 나타내고, ρ는 유기 안료 용액의 밀도[kg/㎥]를 나타내며, U는 유기 안료 용액과 제 2 용매가 만날 때의 상대 속도[m/s]를 나타내고, L은 유기 안료 용액과 제 2 용매가 만나는 부분의 유로 또는 공급구의 등가 지름[m]을 나타내며, μ는 유기 안료 용액의 점성 계수[Paㆍs]를 나타낸다.

등가 지름(L)이란, 임의 단면 형상의 배관의 개구 지름이나, 유로에 대하여 등가인 원관을 상정할 때 그 등가 원관의 직경을 말한다. 등가 지름(L)은 배관의 단면적을 A, 배관의 접수 주변 길이(둘레 길이) 또는 유로의 외주를 p라고 하면, 하기 수식(2)로 나타내어진다.

L=4A/p ㆍㆍㆍ 수식(2)

배관을 통해 유기 안료 용액을 빈용매 중에 주입해서 입자를 형성하는 것이 바람직하고, 배관으로 원관을 사용했을 경우에는 등가 지름은 원관의 직경과 일치한다. 예를 들면, 액체 공급구의 개구 지름을 변화시켜서 등가 직경을 조절할 수 있다. 등가 지름(L)의 값은 특별하게 한정되지 않지만, 예를 들면 상기한 공급구의 바람직한 내경과 동의이다.

유기 안료 용액과 빈용매가 만날 때의 상대 속도(U)는 양자가 만나는 부분의 면에 대하여 수직 방향의 상대 속도로 정의된다. 즉, 예를 들면 정지되어 있는 빈용매 중에 유기 안료 용액을 주입해서 혼합하는 경우에는 공급구로부터 주입하는 속도가 상대 속도(U)와 같게 된다. 상대 속도(U)의 값은 특별하게 한정되지 않지만, 예를 들면 0.5~100m/s로 하는 것이 바람직하고, 1.0~50m/s로 하는 것이 보다 바람직하다.

유기 안료 용액의 밀도(ρ)는 선택되는 재료의 종류에 의해 정해지는 값이지만, 본 발명의 제조 방법에 바람직하게 사용되는 재료의 범위로는 예를 들면 0.8~2.0kg/㎥인 것이 실제적이다. 또한, 유기 안료 용액의 점성 계수(μ)에 관해서도 사용되는 재료나 환경 온도 등에 의해 정해지는 값이지만, 그 바람직한 범위는 상술한 유기 안료 용액의 바람직한 점도와 동의이다.

레이놀즈수(Re)의 값은 작을수록 층류를 형성하기 쉽고, 클수록 난류를 형성하기 쉽다. 예를 들면, 레이놀즈수를 60 이상으로 조절해서 유기 나노 입자의 입자 지름을 제어하여 얻을 수 있고, 100 이상으로 하는 것이 바람직하며, 150 이상으로 하는 것이 보다 바람직하다. 레이놀즈수에 특별하게 상한은 없지만, 예를 들면 100000 이하의 범위로 조절해서 제어함으로써 양호한 유기 나노 입자를 제어하여 얻을 수 있어 바람직하다. 또는, 얻어지는 나노 입자의 평균 입경이 60nm 이하가 되도록 레이놀즈수를 높인 조건으로 해도 좋다. 이 때, 상기 범위 내에 있어서는 통상 레이놀즈수를 높임으로써 보다 입경이 작은 유기 나노 입자를 제어하여 얻을 수 있다.

유기 안료 용액과 빈용매의 혼합비는 체적비로 1/50~2/3이 바람직하고, 1/40~1/2가 보다 바람직하며, 1/20~3/8이 특히 바람직하다.

유기 미립자를 석출시켰을 경우 액 중의 나노 입자 농도는 특별하게 제한되지 않지만, 용매 1000ml에 대하여 유기 입자가 10~40000mg의 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 20~30000mg의 범위이며, 특히 바람직하게는 50~25000mg의 범위이다.

또한, 안료 나노 입자를 생성시킬 때의 조제 스케일은 특별하게 한정되지 않지만, 빈용매의 혼합량이 10~2000L의 조제 스케일인 것이 바람직하고, 50~1000L의 조제 스케일인 것이 보다 바람직하다.

유기 입자의 입경에 관해서는 계측법에 의해 수치화하여 집단의 평균 크기를 표현하는 방법이 있지만, 잘 사용되는 것으로서 분포의 최대값을 나타내는 모드 지름, 적분 분포 곡선의 중앙값에 해당하는 메디안 지름, 각종의 평균 지름(수 평균, 길이 평균, 면적 평균, 질량 평균, 체적 평균 등) 등이 있고, 본 발명에 있어서는 특별하게 언급하지 않는 한 평균 입경이란 수 평균 지름을 말한다. 안료 미립자(1차 입자)의 평균 입경은 나노미터 사이즈이고, 예를 들면 100nm 이하가 바람직하다. 또한, 이 평균 입경이 1nm~1㎛인 것이 바람직하고, 1~200nm인 것이 보다 바람직하며, 2~100nm인 것이 더욱 바람직하고, 5~80nm인 것이 특히 바람직하다. 또한, 본 발명의 제조 방법으로 형성되는 입자는 결정질 입자이어도, 비정질 입자이어도 좋고, 또는 이들의 혼합물이어도 좋다.

또한, 입자의 단분산성을 나타내는 지표로서, 본 발명에 있어서는 특별하게 언급하지 않는 한 체적 평균 입경(Mv)과 수 평균 입경(Mn)의 비(Mv/Mn)를 사용한다. 안료 미립자(1차 입자)의 단분산성, 즉 Mv/Mn은 1.0~2.0인 것이 바람직하고, 1.0~1.8인 것이 보다 바람직하며, 1.0~1.5인 것이 특히 바람직하다.

유기 입자의 입경 측정 방법으로서는 현미경법, 질량법, 광 산란법, 광 차단법, 전기 저항법, 음향법, 동적 광 산란법이 열거되고, 현미경법, 동적 광 산란법이 특히 바람직하다. 현미경법에 사용되는 현미경으로서는 예를 들면 주사형 전자 현미경, 투과형 전자 현미경 등이 열거된다. 동적 광 산란법에 의한 입자 측정 장치로서, 예를 들면 NIKKISO CO., LTD. 제품 Nanotrac UPA-EX150, OTSUKA ELECTRONICS CO., LTD. 제품 다이나믹 광 산란 광도계 DLS-7000 시리즈(모두 상품명) 등이 열거된다.

본 발명에 있어서는 안료 미립자를 석출시켜 분산액을 조제함에 있어서 안료 용액 및 빈용매의 적어도 한 쪽에 분산제를 함유시키는 것이 바람직하고, 적어도 안료 용액에 분산제를 함유시키는 것이 바람직하다. 또한, 상기의 안료 입자를 석출시킬 때에 상기의 그래프트 고분자 화합물을 공존시켜도 좋다.

미리 분산제에 의해 표면 처리를 실시한 안료 입자를 사용하는 것도 바람직하고, 안료 입자에는 분산제의 흡착을 촉진시킬 수 있는 표면 처리가 실시되어 있어도 좋다. 분산제는 (1) 석출된 안료 표면에 빠르게 흡착하여 미세한 나노 입자를 형성하고, 또한 (2) 이들 입자가 다시 응집되는 것을 방지하는 작용을 갖는 것이다. 분산제로서는 예를 들면 음이온성, 양이온성, 양쪽 이온성, 비이온성 또는 안료 유도체의 고분자 분산제를 사용할 수 있다. 또한, 이 분산제로서 상술의 그래프트형 고분자 화합물을 사용해도 좋다.

고분자 분산제로서는 그 질량 평균 분자량이 1,000~500,000인 것이 바람직하고, 10,000~500,000인 것이 보다 바람직하며, 10,000~100,000인 것이 특히 바람직하다. 구체적으로는 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐알콜, 폴리비닐메틸에테르, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리아크릴아미드, 비닐알콜-아세트산 비닐 공중합체, 폴리비닐알콜-부분 포르말화물, 폴리비닐알콜-부분 부티랄화물, 비닐피롤리돈-아세트산 비닐 공중합체, 폴리에틸렌옥시드/프로필렌옥시드 블록 공중합체, 폴리아크릴산염, 폴리비닐황산염, 폴리(4-비닐피리딘)염, 폴리아미드, 폴리알릴아민염, 축합 나프탈렌술폰산염, 셀룰로오스 유도체, 전분 유도체 등이 열거된다. 그 이외에, 알긴산염, 젤라틴, 알부민, 카제인, 아라비아 고무, 트라간트 고무, 리그닌술폰산염 등의 천연 고분자류도 사용할 수 있다. 그 중에서도, 폴리비닐피롤리돈이 바람직하다. 이들 고분자 화합물은 1종 단독으로 또는 2종 이상을 조합시켜 사용할 수 있고, 또한 저분자량의 분산제를 조합시켜서 사용해도 좋다. 안료의 분산에 사용하는 분산제에 관해서는 「안료 분산 안정화와 표면 처리 기술ㆍ평가」(화학 정보 협회, 2001년 12월 발행)의 29~46쪽에 상세하게 기재되어 있다.

음이온성 분산제(음이온성 계면활성제)로서는 N-아실-N-알킬타우린염, 지방산염, 알킬황산 에스테르염, 알킬벤젠술폰산염, 알킬나프탈렌술폰산염, 디알킬술포숙신산염, 알킬인산 에스테르염, 나프탈렌술폰산 포르말린 축합물, 폴리옥시에틸렌알킬황산 에스테르염 등을 열거할 수 있다. 그 중에서도, N-아실-N-알킬타우린염이 바람직하다. N-아실-N-알킬타우린염으로서는 일본 특허 공개 평 3-273067호 명세서에 기재되어 있는 것이 바람직하다. 이들 음이온성 분산제는 단독으로 또는 2종 이상을 조합시켜 사용할 수 있다.

양이온성 분산제(양이온성 계면활성제)로는 4급 암모늄염, 알콕실화 폴리아민, 지방족 아민폴리글리콜에테르, 지방족 아민, 지방족 아민과 지방족 알코올로부터 유도되는 디아민 및 폴리아민, 지방산으로부터 유도되는 이미다졸린 및 이들의 양이온성 물질의 염이 포함된다. 이들 양이온성 분산제는 단독으로 또는 2종 이상을 조합시켜 사용할 수 있다.

양쪽 이온성 분산제는 상기 음이온성 분산제가 분자 내에 갖는 음이온기 부분과 양이온성 분산제가 분자 내에 갖는 양이온기 부분을 함께 분자 내에 갖는 분산제이다.

비이온성 분산제(비이온성 계면활성제)로서는 폴리옥시에틸렌알킬에테르, 폴리옥시에틸렌알킬아릴에테르, 폴리옥시에틸렌 지방산 에스테르, 소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌소르비탄 지방산 에스테르, 폴리옥시에틸렌알킬아민, 글리세린 지방산 에스테르 등을 열거할 수 있다. 그 중에서도, 폴리옥시에틸렌알킬아릴에테르가 바람직하다. 이들 비이온성 분산제는 단독으로 또는 2종 이상을 조합시켜 사용할 수 있다.

안료 유도체형 분산제로서는 상술한 안료 유도체형 화합물이 열거된다.

분산제로서 아미노기를 함유하는 안료 분산제를 사용하는 것도 바람직하다. 여기에서, 아미노기란 1급 아미노기, 2급 아미노기, 3급 아미노기를 포함하고, 아미노기의 수는 1개이어도 복수이어도 좋다. 안료 골격에 아미노기를 갖는 치환기를 도입한 안료 유도체 화합물이어도, 아미노기를 갖는 모노머를 중합 성분으로 한 폴리머 화합물이어도 좋다. 이들의 예로서, 예를 들면 일본 특허 공개 2000-239554호 공보, 2003-96329호 공보, 2001-31885호 공보, 일본 특허 공개 평 10-339949호 공보, 일본 특허 공고 평 5-72943호 공보, 국제 공개 제 WO2006/121017호 팜플렛의 단락 0018~0033, 일본 특허 출원 2006-129714호 명세서에 기재된 화합물 등이 열거되지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.

분산제의 함유량은 안료 나노 입자의 균일 분산성 및 보존 안정성을 한층 더 향상시키기 위해서, 안료 100질량부에 대하여 0.1~1000질량부의 범위인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 1~500질량부의 범위이며, 더욱 바람직하게는 5~20질량부의 범위이다. 분산제의 함유량이 지나치게 적으면, 안료 나노 입자의 분산 안정성의 향상이 나타나지 않을 경우가 있다. 또한, 분산제는 단독으로 사용해도, 복수의 것을 조합시켜 사용해도 좋다.

본 발명에 있어서는 유기 안료 미립자를 석출시킨 후 그 석출 입자를 함유하는 분산액의 용매분을 감소시키거나 또는 제거하는 것이 바람직하다(이하, 이 조작을 단지 농축이라고 하는 경우도 있음). 이에 의해, 컬러 필터 도포액에 적합한 나노 입자 농축액이나 유기 안료 미립자 분말로 할 수 있다.

본 발명에 있어서 용매의 농축에는 통상의 장치를 단체로 또는 조합시켜서 사용하는 것이 가능하다. 예를 들면, 열풍을 사용하는 건조기로서는 선반형 건조기, 밴드 건조기, 교반 건조기, 유동층 건조기, 분무 건조기, 기류 건조기 등, 열전도를 이용하는 건조기로서는 드럼 건조기, 다중관 건조기, 원통 건조기 등이 바람직하게 사용된다. 또한, 용매 조성에 따라서는 동결 건조기나 적외선 건조기도 사용하는 것이 가능하다.

이들의 수단 중에서는 분산액으로부터 직접 건조한 유기 안료 미립자 분말을 얻는데에 적합하다고 하는 관점에서 분무 건조기(예를 들면, OHKAWARA KAKOHKI CO., LTD. 제품 COC-12), 유동층 건조기(예를 들면, NARA MACHINERY CO., LTD. 제품 MSD-100)가 특히 바람직하게 사용된다. 또한, 잔존 용매량이 적은 유기 안료 미립자 분말로 하기 위해서 복수의 건조 수단을 조합시켜서 사용해도 좋고, 예를 들면 원통 건조기에서 예비 농축한 안료 분산물을 드럼 건조기에서 완전하게 건조시켜서 미립자 분말을 얻는다고 하는 프로세스를 사용할 수 있다.

건조 조건에 대해서는 용매를 증발시키는 것이 가능하고, 또한 안료나 분산제 등의 재료가 변성되지 않는 범위이면 특별하게 제약되지 않는다. 그 이외의 분산제 등이 이것보다도 낮은 온도에서 변성되는 경우에는 보다 낮은 온도로 할 필요가 있는 것은 물론이다. 단, 사용하는 용매종에 따라서는 허용되는 온도 범위에서는 건조 속도가 느려지는 것도 고려되므로, 그 때에는 건조 속도를 증가시킬 목적으로 건조기의 종류에 따라 감압, 교반 혼합, 다단화 등의 수단을 조합시킬 수 있다.

용매분을 감소시키거나 또는 제거하는 양은 특별하게 한정되지 않지만, 용매분을 감소시키는 형태에 있어서는 전체 용매분의 50질량% 이상을 제거하는 것이 바람직하고, 75질량% 이상을 제거하는 것이 보다 바람직하다. 용매분을 제거해서 유기 안료 미립자 분말로 하는 형태에 있어서는 전체 용매분의 80질량% 이상을 제거하는 것이 바람직하고, 90질량% 이상을 제거하는 것이 보다 바람직하다.

용매분을 감소시키거나 또는 제거함으로써 용매분을 감했을 때, 잔존하는 분산물 중의 함수율은 특별하게 한정되지 않지만, 0.01~3질량%로 하는 것이 바람직하고, 0.01~1질량%로 하는 것이 보다 바람직하다. 이 때, 예를 들면 상기의 건조법 등에 의해 용매분을 제거해서 유기 안료 미립자 분말로 하는 것이 바람직하고, 이 때 고형분의 함유율을 50~100질량%로 하는 것이 바람직하고, 70~100질량%로 하는 것이 보다 바람직하다.

농축 공정은 복수회 행해도 좋고, 예를 들면 후술하는 제 3 용매의 첨가 전 및/또는 후에 행하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서는 상기한 바와 같이 해서 농축 또는 분말화한 것에 별종의 용매를 첨가하여 1회 이상 용매 치환하는 것이 바람직하다. 이 때, 응집 상태에 있는 유기 입자를 재분산시키는 것이 바람직하다. 상술한 추출 용매, 원심 분리, 건조 등에 의해 농축화한 유기 입자액에 포함되는 유기 입자는 통상 그 농축화 또는 분말화에 의해 응집을 일으키고 있는 것이 있다. 그것에 의해 신속한 필터 여과가 가능해지지만, 재차 양호한 분산 상태를 얻기 위해서는 재분산 가능한 정도로 응집시킨 플록으로서 얻는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명의 컬러 필터에 사용되는 안료 분산 조성물에 있어서는 소정의 처리ㆍ조작을 통해서 거기에 포함되는 유기 안료 미립자의 연응집체를 제어해서 형성할 수 있다. 여기에서, 연응집이란 상술한 바와 같이 필요에 의해 재분산시킬 수 있는 정도의 약한 응집 상태를 말하고, 그 연응집체를 특히 플록이라고 하는 경우가 있다. 이와 같이 함으로써, 예를 들면 수계의 분산 조성물 중에 석출시킨 유기 안료 미립자를 플록으로 해서 빠르게 여과 등에 의해 분리할 수 있다. 그리고, 분리한 플록을 컬러 필터의 제작에 적합한 유기 용매에 재분산시켜 효율적인 유기 용매계의 분산 조성물로 할 수 있다. 즉, 양용매(제 1 용매) 및 빈용매(제 2 용매)의 혼합 용매가 수계의 용매일 때, 이것을 효율적으로 유기 용매로 이루어지는 제 3 용매로 치환하여 분산매(연속상)를 스위칭시킬 수 있다.

상기 연응집 상태의 입자를 재분산시키기 위해서는 통상의 분산화 방법으로는 불충분한 경우가 있다. 이와 같은 연응집체(플록)의 형성 및 그 재분산에 상기의 그래프트형 고분자 화합물이 작용하여 일단 연응집시켜도 빠르게 재분산시킬 수 있고, 양호한 분산 상태를 실현할 수 있다. 그 때문에, 양용매와 빈용매의 혼합액에 석출시켰을 때의 양호한 미세 분산성(균일하고 미소한 입경이 실현되는 특성) 및 분산 안정성(균일하고 미세한 입경이 장기간 유지되는 특성)이 매체를 컬러 필터에 적합한 최종 용매로 스위칭하여 재분산시킨 후에도 유지되어 컬러 필터에 있어서의 고성능을 실현할 수 있다. 또한, 상기 그래프트 고분자 화합물이 컬러 필터의 광학 특성 등을 방해하지 않아 컬러 필터 및 액정 표시 장치에 있어서의 고성능을 실현할 수 있다.

본 발명에 있어서는 안료 미립자 석출 후에 상기한 바와 같이 해서 용매분을 치환하여 치환용 용매(제 3 용매)를 함유시키는 것이 바람직하고, 이것을 안료 분산 조성물에 있어서의 최종 용매로 해도 좋다. 본 발명에 있어서 「최종 용매」란 고형화해서 컬러 필터로 할 때의 안료 분산 조성물 중의 주용매(바람직하게는 안료 분산 조성물의 50질량% 이상을 차지하는 용매)를 말한다. 또한, 최종 용매로 치환되어 제거되거나 또는 감소된 용매(예를 들면, 상기 유기 안료 미립자를 석출시킨 혼합액의 용매분)는 분산 조성물 중에 실질적으로 포함되어 있지 않은 것이 바람직하다. 이 때, 실질적으로 포함되어 있지 않은 것이란 컬러 필터의 소정의 성능(콘트라스트 등)에 본질적인 영향을 주지 않는 정도 또는 그 이하의 함유량인 것을 의미하고, 예를 들면 상기 분산 조성물 중에 포함되는 양이 10질량% 이하인 것이 바람직하다.

제 3 용매의 종류는 특별하게 한정되지 않지만, 유기 용매인 것이 바람직하고, 예를 들면 에스테르 화합물 용매, 알콜 화합물 용매, 방향족 화합물 용매, 지방족 화합물 용매, 케톤 화합물 용매가 바람직하며, 에스테르 화합물 용매, 케톤 화합물 용매가 특히 바람직하다.

에스테르 화합물 용매로서는 예를 들면 2-(1-메톡시)프로필아세테이트, 아세트산 에틸, 락트산 에틸 등이 열거된다. 알콜 화합물 용매로서는 예를 들면 n-부탄올, 이소부탄올 등이 열거된다. 방향족 화합물 용매로서는 예를 들면 벤젠, 톨루엔, 크실렌 등이 열거된다. 지방족 화합물 용매로서는 예를 들면 n-헥산, 시클로헥산 등이 열거된다. 케톤 화합물 용매로서는 예를 들면 메틸에틸케톤, 아세톤, 시클로헥사논 등이 열거된다.

그 중에서도, 락트산 에틸, 아세트산 에틸, 아세톤, 에탄올이 바람직하고, 락트산 에틸이 보다 바람직하다. 이들은 1종 단독으로 사용해도 좋고, 2종 이상 병용해도 좋다. 또한, 제 3 용매가 양용매(제 1 용매) 또는 빈용매(제 2 용매)와 같은 경우는 없다. 또한, 본 발명에 있어서는 조성물의 매체로 된 상기 양용매 및 상기 빈용매 중 어느 것이나 다른 용매를 총칭하여 말할 때 이것을 「제 3 용매」라고 하는 경우가 있다. 기용제, 또한 필요에 따라 그 이외의 성분을 함유해도 좋다.

치환용 용매의 첨가 시기는 안료 미립자의 석출 후이면 특별하게 한정되지 않지만, 상술한 농축ㆍ제거 공정의 후에 첨가하는 것이 바람직하다. 즉, 유기 나노 입자를 석출시킨 혼합액 중의 양용매(제 1 용매) 및 빈용매(제 2 용매)로 이루어지는 용매분을 치환용 용매(제 3 용매)로 치환하는 것이 바람직하다.

또한, 후술하는 안료 분산 조성물로 할 때에 1번째의 농축ㆍ제거 공정(제 1 농축)을 거친 후, 제 3 용매를 첨가해서 용매 치환하고, 2번째의 농축ㆍ제거 공정(제 2 농축)에 의해 용매분을 감소시켜서 농축액으로 하거나, 또는 용매분을 제거해서 분말로 하는 것이 바람직하다. 그리고, 그 후 바인더 및/또는 용매를 첨가해서 소망의 안료 분산 조성물로 할 수 있다.

치환용 용매의 첨가량은 특별하게 한정되지 않지만, 안료 미립자 100질량부에 대하여 100~300000질량부인 것이 바람직하고, 500~10000질량부인 것이 보다 바람직하다.

안료 미립자는 예를 들면 비히클 중으로 분산시킨 상태로 사용할 수 있다. 상기 비히클이란, 도료에서 말하면 액체 상태에 있을 때에 안료를 분산시킨 매질의 부분을 말하고, 액상으로서 상기 안료와 결합해서 도막을 고화시키는 부분(바인더)과 이것을 용해 희석시키는 성분(유기 용매)을 포함한다. 또한, 본 발명에 있어서는 나노 입자 형성시에 사용되는 바인더와 재분산화에 사용되는 바인더가 같아도, 달라도 좋다.

본 발명에 있어서, 안료 분산 조성물 중의 안료 입자의 농도는 목적에 따라서 적당하게 정해지지만, 바람직하게는 분산 조성물 전량에 대하여 안료 입자가 2~30질량%인 것이 바람직하고, 4~20질량%인 것이 보다 바람직하며, 5~15질량%인 것이 특히 바람직하다. 상기와 같은 비히클 중에 분산시킬 경우에 바인더 및 용해 희석 성분의 양은 유기 안료의 종류 등에 의해 적당하게 정해지지만, 분산 조성물 전량에 대하여 바인더는 1~30질량%인 것이 바람직하고, 3~20질량%인 것이 보다 바람직하며, 5~15질량%인 것이 특히 바람직하다. 용해 희석 성분은 5~80질량%인 것이 바람직하고, 10~70질량%인 것이 보다 바람직하다.

용매분을 감한 농축 나노 입자액에 있어서는 상술한 대로 나노 입자가 응집하는 경우가 있다. 이와 같은 응집 나노 입자를 재분산시키는 방법으로서, 예를 들면 초음파에 의한 분산 방법이나 물리적인 에너지를 가하는 방법을 사용할 수 있다. 사용되는 초음파 조사 장치는 10kHz 이상의 초음파를 인가할 수 있는 기능을 갖는 것이 바람직하고, 예를 들면 초음파 호모게나이저, 초음파 세정기 등이 열거된다. 초음파 조사 중에 액온이 상승하면, 나노 입자의 열응집이 일어나기 때문에(비특허 문헌 1 참조), 액온을 1~100℃로 하는 것이 바람직하고, 5~60℃가 보다 바람직하다. 온도의 제어 방법은 분산액 온도의 제어, 분산액을 온도 제어하는 온도 조정층의 온도 제어 등에 의해 행할 수 있다.

물리적인 에너지를 가하여 농축된 안료 나노 입자를 분산시킬 때에 사용하는 분산기로서는 특별하게 제한은 없고, 예를 들면 니더, 롤밀, 아토라이더, 수퍼밀, 디졸버, 호모 믹서, 샌드밀 등의 분산기가 열거된다. 또한, 고압 분산법이나, 미소 입자 비드의 사용에 의한 분산 방법도 바람직한 것으로서 열거된다.

착색 감광성 수지 조성물은 상기 유기 안료 나노 입자의 분산물, 바인더, 모노머 또는 올리고머, 광중합 개시제 또는 광중합 개시제계를 포함한다. 이하, 착색 감광성 수지 조성물의 각 성분에 관하여 설명한다.

나노미터 사이즈의 유기 안료 미립자 및 그 분산액을 제작하는 방법에 대해서는 이미 상세하게 설명했다. 안료 미립자의 함유량은 착색 감광성 수지 조성물 중의 전체 고형분(본 발명에 있어서, 전체 고형분이란 유기 용매를 제외한 조성물 합계를 말한다.)에 대하여 3~90질량%가 바람직하고, 20~80질량%가 보다 바람직하며, 25~60질량%가 더욱 바람직하다. 이 양이 지나치게 많으면 분산액의 점도가 상승하여 제조 적성상 문제가 되는 경우가 있다. 지나치게 적으면 착색력이 충분하지 않은 경우가 있다. 착색제로서 기능하는 안료 나노 입자(안료 미립자)로서는 입경 0.1㎛ 이하, 특히 입경 0.08㎛ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 조색을 위해 통상의 안료와 조합하여 사용해도 좋다. 안료는 상기에서 기술한 것을 사용할 수 있다.

모노머 또는 올리고머로서는 에틸렌성 불포화 이중 결합을 2개 이상 갖고, 광의 조사에 의해 부가 중합하는 다관능 모노머인 것이 바람직하다. 이와 같은 모노머 및 올리고머로서는 분자 중에 적어도 1개의 부가 중합 가능한 에틸렌성 불포화기를 갖고, 비점이 상압에서 100℃ 이상인 화합물을 열거할 수 있다.

모노머 또는 올리고머는 단독이어도, 2종류 이상을 혼합해서 사용해도 좋고, 착색 감광성 수지 조성물의 전체 고형분에 대한 함유량은 5~50질량%가 일반적이며, 10~40질량%가 바람직하다. 이 양이 지나치게 많으면 현상성의 제어가 곤란해져 제조 적성상 문제가 되는 경우가 있고, 지나치게 적으면 노광시의 경화력이 부족한 경우가 있다.

바인더로서는 산성기를 갖는 바인더가 바람직하고, 컬러 필터용 잉크젯 잉크 또는 착색 감광성 수지 조성물의 조제시에 첨가할 수도 있지만, 상기 안료 분산 조성물을 제조할 때 또는 안료 나노 입자 형성시에 첨가하는 것도 바람직하다. 유기 안료 용액 및 유기 안료 용액을 첨가해서 안료 나노 입자를 생성시키기 위한 빈용매의 양쪽 또는 한쪽에 바인더를 첨가할 수도 있다. 또는, 바인더 용액을 다른 계통으로 안료 나노 입자 형성시에 첨가하는 것도 바람직하다.

바인더로서는 측쇄에 카르복실산기나 카르복실산 염기 등의 극성기를 갖는 알칼리 가용성의 폴리머가 바람직하다.

바인더는 단독으로 사용해도 좋고, 또는 통상의 막 형성성의 폴리머와 병용하는 조성물의 상태로 사용해도 좋으며, 안료 미립자 100질량부에 대한 첨가량은 10~200질량부가 일반적이고, 25~100질량부가 바람직하다.

광중합 개시제 또는 광중합 개시제계(본 발명에 있어서, 광중합 개시제계란 복수의 화합물의 조합으로 광중합 개시의 기능을 발현하는 혼합물을 말한다.)로서는 통상 광중합의 개시에 사용되는 화합물을 사용할 수 있다.

광중합 개시제 또는 광중합 개시제계는 단독이어도, 2종류 이상을 혼합해서 사용해도 좋지만, 특히 2종류 이상을 사용하는 것이 바람직하다. 적어도 2종의 광중합 개시제를 사용하면, 표시 특성, 특히 표시의 불균일을 적게 할 수 있다.

착색 감광성 수지 조성물의 전체 고형분에 대한 광중합 개시제 또는 광중합 개시제계의 함유량은 0.5~20질량%가 일반적이고, 1~15질량%가 바람직하다. 이 양이 지나치게 많으면 감도가 지나치게 높아지게 되어 제어가 곤란해지는 경우가 있고, 지나치게 적으면 노광 감도가 지나치게 낮아지는 경우가 있다.

착색 감광성 수지 조성물에 있어서는 상기 성분의 이외에 수지 조성물 조제용 유기 용매(제 4 용매)를 더 이용하여도 좋고, 이것을 최종 용매로 해도 좋다. 제 4 용매의 예로서는 특별하게 한정되지 않지만, 에스테르류, 에테르류, 케톤류가 열거된다. 이들 용제 중 3-에톡시프로피온산 메틸, 3-에톡시프로피온산 에틸, 에틸셀로솔브아세테이트, 락트산 에틸, 아세트산 부틸, 3-메톡시프로피온산 메틸, 2-헵타논, 시클로헥사논, 에틸카르비톨아세테이트, 부틸카르비톨아세테이트, 프로필렌글리콜메틸에테르아세테이트 등이 용제로서 바람직하게 사용된다. 이들의 용제는 단독으로 사용하거나, 또는 2종 이상 조합시켜서 사용해도 좋다. 또한, 이 제 4 용매로서 상기의 고비점 유기 용제를 사용할 수 있고, 예를 들면 비점이 180℃~250℃인 용제를 필요에 따라 사용할 수 있다. 제 4 용매의 함유량은 수지 조성물 전량에 대하여 10~95질량%가 바람직하다.

또한, 착색 감광성 수지 조성물 중에는 계면활성제, 열중합 방지제, 착색제(염료, 안료), 자외선 흡수제, 접착 조제, 그 이외의 첨가제 등을 함유시킬 수 있다.

착색 감광성 수지 조성물은 그 조성을 적당하게 조절하여 컬러 필터용 잉크젯 잉크로 할 수 있다. 컬러 필터용 잉크젯 잉크로 할 때에는 상기 안료 입자, 상기 모노머 또는 올리고머, 및 상기 바인더를 포함하는 것이 바람직하고, 상기 광중합 개시제계는 사용하지 않는 것이 바람직하다. 이 때, 잉크 점도의 변동폭이 ±5% 이내가 되도록 잉크 온도를 제어하는 것이 바람직하다. 사출시의 점도는 5~25mPaㆍs인 것이 바람직하고, 8~22mPaㆍs인 것이 보다 바람직하며, 10~20mPaㆍs인 것이 특히 바람직하다(본 발명에 있어서, 점도는 특별하게 언급하지 않는 한 25℃일 때의 값이다.). 상기 사출 온도의 설정 이외에, 잉크에 함유시키는 성분의 종류와 첨가량을 조절함으로써 점도의 조정을 행할 수 있다. 상기 점도는 예를 들면 원추 평판형 회전 점도계나 E형 점도계 등의 통상의 장치에 의해 측정할 수 있다.

또한, 사출시의 잉크의 표면 장력은 15~40mN/m인 것이 화소의 평탄성 향상의 관점에서 바람직하다(본 발명에 있어서 표면 장력은 특별하게 언급하지 않는 한 23℃일 때의 값이다.). 보다 바람직하게는 20~35mN/m, 가장 바람직하게는 25~30mN/m이다. 표면 장력은 계면활성제의 첨가나 용제의 종류에 의해 조정할 수 있다. 상기 표면 장력은 예를 들면 표면 장력 측정 장치(Kyowa Interface Science Co., Ltd. 제품, CBVP-Z)나, 전자동 평형식 일렉트로 표면 장력계 ESB-V(Kyowa Interface Science Co., Ltd. 제품) 등의 측정기를 이용하여 백금 플레이트 방법에 의해 측정할 수 있다.

컬러 필터용 잉크젯 잉크의 분사로서는 대전된 잉크를 연속적으로 분사하여 전장에 의해 제어하는 방법, 압전 소자를 이용하여 간헐적으로 잉크를 분사하는 방법, 잉크를 가열하여 그 발포를 이용해서 간헐적으로 분사하는 방법 등, 각종 방법을 채용할 수 있다.

또한, 각 화소 형성을 위해 사용하는 잉크젯법에 관해서는 잉크를 열경화시키는 방법, 광경화시키는 방법, 미리 기판 상에 투명한 수상층을 형성해 두고 나서 타적하는 방법 등, 통상의 방법을 사용할 수 있다.

본 발명에 있어서는 컬러 필터용 잉크젯 잉크를 이용하여 화소를 형성하기 전에 미리 격벽을 제작하고, 상기 격벽으로 둘러싸여진 부분에 잉크를 부여하는 것이 바람직하다. 이 격벽은 어느 것이어도 좋지만, 컬러 필터를 제작하는 경우에는 블랙 매트릭스의 기능을 가진 차광성을 갖는 격벽(이하, 단지 「격벽」이라고도 함)인 것이 바람직하다. 상기 격벽은 통상의 컬러 필터용 블랙 매트릭스와 같은 소재, 방법에 의해 제작할 수 있다.

상기의 착색 감광성 수지 조성물은 통상의 도포 방법에 의해 도포할 수 있고, 그것을 건조함으로써 도포막을 형성할 수 있다. 도포 방법에 관해서는 예를 들면 슬릿상 노즐에 의한 도포, 스핀 도포 등이 열거된다.

감광성 전사 재료는 상기의 착색 감광성 수지 조성물을 함유하는 감광성 수지층을 가지고 이루어지고, 구체적인 구성은 특별하게 한정되지 않지만, 예를 들면 일체형으로 된 필름을 이용하여 형성한 것이 바람직하다. 일체형 필름의 구성의 예로서는 가지지체/열가소성 수지층/중간층/감광성 수지층/보호 필름을 이 순서로 적층한 구성이 열거된다.

감광성 전사 재료에 있어서, 가지지체로서는 가요성을 갖고, 가압, 또는 가압 및 가열 하에 있어서도 현저한 변형, 수축 또는 신장을 발생하지 않는 것이 필요하다. 이와 같은 가지지체의 예로서는 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름, 트리아세트산셀룰로오스 필름, 폴리스티렌 필름, 폴리카보네이트 필름 등을 열거할 수 있고, 그 중에서도 2축 연신 폴리에틸렌테레프탈레이트 필름이 특히 바람직하다.

열가소성 수지층에 사용하는 성분으로서는 일본 특허 공개 평 5-72724호 공보에 기재되어 있는 유기 고분자 물질이 바람직하고, 보이카 Vicat법(구체적으로는 미국 재료 시험법 에이에스티엠디 ASTMD1235에 의한 폴리머 연화점 측정법)에 의한 연화점이 약 80℃ 이하인 유기 고분자 물질에서 선택되는 것이 특히 바람직하다. 구체적으로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀, 에틸렌과 아세트산 비닐 또는 그 비누화물과 같은 에틸렌 공중합체, 에틸렌과 아크릴산 에스테르 또는 그 비누화물, 폴리염화비닐, 염화비닐과 아세트산 비닐 및 그 비누화물과 같은 염화비닐 공중합체, 폴리염화비닐리덴, 염화비닐리덴 공중합체, 폴리스티렌, 스티렌과 (메타)아크릴산 에스테르 또는 그 비누화물과 같은 스티렌 공중합체, 폴리비닐톨루엔, 비닐톨루엔과 (메타)아크릴산 에스테르 또는 그 비누화물과 같은 비닐톨루엔 공중합체, 폴리(메타)아크릴산 에스테르, (메타)아크릴산 부틸과 아세트산 비닐 등의 (메타)아크릴산 에스테르 공중합체, 아세트산 비닐 공중합체 나일론, 공중합 나일론, N-알콕시메틸화나일론, N-디메틸아미노화나일론과 같은 폴리아미드 수지 등의 유기 고분자가 열거된다.

감광성 전사 재료에 있어서는 복수의 도포층의 도포시 및 도포 후의 보존시에 있어서의 성분의 혼합을 방지하는 목적에서 중간층을 설치하는 것이 바람직하다. 상기 중간층으로서는 일본 특허 공개 평 5-72724호 공보에 「분리층」으로서 기재되어 있는 산소 차단 기능이 있는 산소 차단막을 사용하는 것이 바람직하고, 이 경우, 노광시 감도가 상승하고, 노광기의 시간 부하가 줄어들고, 생산성이 향상된다.

상기 산소 차단막으로서는 낮은 산소 투과성을 나타내고, 물 또는 알칼리 수용액에 분산 또는 용해되는 것이 바람직하고, 통상의 것 중에서 적당하게 선택할 수 있다. 이들 중 특히 바람직한 것은 폴리비닐알콜과 폴리비닐피롤리돈의 조합이다.

감광성 수지층 상에는 저장시의 오염이나 손상으로부터 보호하기 위해서 얇은 보호 필름을 설치하는 것이 바람직하다. 보호 필름은 가지지체와 같거나 또는 유사한 재료로 이루어져도 좋지만, 감광성 수지층으로부터 용이하게 분리되지 않으면 안된다. 보호 필름 재료로서는 예를 들면 실리콘지, 폴리올레핀 또는 폴리테트라플루오르에틸렌 시트가 적당하다.

감광성 전사 재료는 가지지체 상에 열가소성 수지층의 첨가제를 용해시킨 도포액(열가소성 수지층용 도포액)을 도포하고, 건조시킴으로써 열가소성 수지층을 설치하고, 그 후 열가소성 수지층 상에 열가소성 수지층을 용해시키지 않는 용제로 이루어진 중간층 재료의 용액을 도포, 건조하고, 그 후 감광성 수지층을 중간층을 용해시키지 않는 용제로 도포, 건조해서 설치함으로써 제작할 수 있다.

또한, 상기의 가지지체 상에 열가소성 수지층 및 중간층을 설치한 시트, 및 보호 필름 상에 감광성 수지층을 설치한 시트를 준비하고, 중간층과 감광성 수지층이 접하도록 서로 접합시키는 것에 의해서, 또한 상기의 가지지체 상에 열가소성 수지층을 설치한 시트 및 보호 필름 상에 감광성 수지층 및 중간층을 설치한 시트를 준비하고, 열가소성 수지층과 중간층이 접하도록 서로 접합시키는 것에 의해서도 제작할 수 있다.

감광성 전사 재료에 있어서, 감광성 수지층의 막 두께로서는 1.0~5.0㎛가 바람직하고, 1.0~4.0㎛가 보다 바람직하며, 1.0~3.0㎛가 특히 바람직하다. 또한, 특별하게 한정되는 것은 아니지만, 그 이외의 각 층의 바람직한 막 두께로서는 가지지체는 15~100㎛, 열가소성 수지층은 2~30㎛, 중간층은 0.5~3.0㎛, 보호 필름은 4~40㎛가 일반적으로 바람직하다.

본 발명의 컬러 필터는 상기 안료 분산 조성물과 상기 그래프트 고분자 화합물을 함유하는 화소를 갖는다. 이 때, 화소는 3색(R화소, G화소, B화소)으로 이루어지는 것이 바람직하고, 상기의 블랙 매트릭스를 격벽으로서 각각의 화소가 구분되어 기판 상에 설치되어 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 컬러 필터는 콘트라스트가 우수하다. 본 발명에 있어서 콘트라스트란 2장의 편광판 사이에 있어서 편광축이 평행일 때와 수직일 때의 투과 광량의 비를 나타낸다(「1990년 제 7 회 색채 광학 컨퍼런스, 512색 표시 10.4" 사이즈 TFT-LCD용 컬러 필터, 우에키, 코세키, 후쿠나가, 야마나카」 등 참조.).

컬러 필터의 콘트라스트가 높다고 하는 것은 액정과 조합시켰을 때의 명암의 디스크리미네이션(discrimination)을 크게 할 수 있다는 것을 의미하고 있어, 액정 디스플레이가 CRT로 치환되기 위해서는 매우 중요한 성능이다.

본 발명의 컬러 필터는 텔레비젼용으로서 사용하는 경우에는 F10 광원에 의한 레드(R), 그린(G) 및 블루(B)의 각각 모든 단색의 색도가 하기 표에 기재된 값(이하, 본 발명에 있어서 「목표 색도」라고 한다.)과의 차(ΔE)로 5 이내의 범위인 것이 바람직하고, 또한 3 이내인 것이 보다 바람직하며, 2 이내인 것이 특히 바람직하다.

본 발명에 있어서, 색도는 현미 분광 광도계(OLYMPUS CORPORATION 제품; OSP100 또는 200)에 의해 측정하고, F10 광원 시야 2도의 결과로 계산하여 xyz 표색계의 xyY값으로 나타낸다. 또한, 목표 색도와의 차는 La^*b^* 표색계의 색차로 나타낸다.

본 발명의 컬러 필터를 구비한 액정 표시 장치는 콘트라스트가 높고, 흑의 선명도 등의 묘사력이 우수하며, 특히 VA 방식인 것이 바람직하다. 노트북 PC용 디스플레이나 텔레비젼 모니터 등의 대형 화면의 액정 표시 장치 등으로서도 바람직하게 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 컬러 필터는 CCD 디바이스에 사용할 수 있고, 우수한 성능을 발휘한다.

본 발명에 의하면, 미세 분산성과 분산 안정성을 갖는 안료 미립자의 분산 조성물을 이용하여 제작한 색 특성이 양호하여 콘트라스트가 높은 컬러 필터 및 그것을 사용한 우수한 표시 특성을 나타내는 액정 표시 장치를 제공할 수 있다.

본 발명의 컬러 필터는 미세 분산성과 분산 안정성을 갖는 안료 미립자의 분산 조성물을 이용하여 제작되어, 높은 색 묘사력이나 색 얼룩의 억제라고 하는 양호한 색 특성과 높은 콘트라스트를 나타내고, 그것을 사용한 액정 표시 장치는 그 소성이 억제ㆍ방지되어 우수한 표시 특성을 발휘한다.

실시예

이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 보다 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이에 의해 한정되어 해석되는 것은 아니다. 또한, 본 실시예에 있어서 「부」 및 「%」란 특별하게 언급하지 않는 한 모두 질량 기준이다.

(실시예ㆍ비교예)

<안료 분산 조성물 A>

디메틸술폭시드(Wako Pure Chemical Industries, Ltd. 제품) 1500ml에 나트륨메톡시드 28% 메탄올 용액 75.0ml, 안료 C. I. Pigment Red 254(Irgaphor Red BT-CF, 상품명, Ciba Specialty Chemicals K. K. 제품) 50g 및 폴리비닐피롤리돈(K-30, 상품명, Wako Pure Chemical Industries, Ltd. 제품) 90.0g을 첨가하여 안료 용액 A(밀도: 1.0kg/㎡)를 조제했다. 이 안료 용액 A를 비스코미터 VM-10A-L(상품명, CBC Co., Ltd. 제품)을 이용하여 점도를 측정한 결과, 안료 용액 A의 액온이 25.0℃일 때의 점도가 18.0mPaㆍs이었다. 이것과는 별도로, 빈용매로서 1몰/l 염산(Wako Pure Chemical Industries, Ltd. 제품) 20ml를 함유한 물 2000ml를 준비했다.

여기에서, 25℃로 온도 컨트롤하고, GK-0222-10형 라몬드 스터러(상품명, Fujisawa Pharmaceutical Co., Ltd. 제품)에 의해 500rpm으로 교반시킨 빈용매의 물 2000ml에 안료 용액 A를 NP-KX-500형 대용량 무맥류 펌프(상품명, Nihon Seimitsu Kagaku Co., Ltd. 제품)를 이용하여 주입했다. 안료 용액 A의 송액 배관의 유로 지름 및 공급구 지름을 0.8mm로 하고, 그 공급구를 빈용매 중에 넣어 유속 100ml/분으로 주입함으로써 유기 안료 입자를 형성하여 안료 분산액 A를 조제했다. 이 안료 분산액 A 중의 안료 나노 입자에 대해서, 나노 트랙 UPA-EX150(상품명, NIKKISO CO., LTD. 제품)을 이용하여 수 평균 입경(Mn)을 측정한 바 22nm였다.

상기의 순서로 조제한 안료 분산액 A를 KOKUSAN Co., Ltd. 제품 H-112형 원심 여과기 및 Shikishima Canvas Co., Ltd. 제품 P89C형 여과천을 이용하여 5000rpm으로 90분 농축하여 얻어진 안료 나노 입자 농축 페이스트를 회수했다. 페이스트의 안료 함유율을 Agilent사 제품 8453형 분광 광도계를 이용하여 측정한 바 17.2질량%이었다.

이어서, 상기 안료 나노 입자 농축 페이스트 13.8g에, 락트산 에틸 50.0cc에 일본 특허 공개 2000-239554호 공보에 따라 합성한 안료 분산제 A 0.1g, 메타크릴산/메타크릴산 벤질 공중합체(몰비 28/72, 질량 평균 분자량: 3만, 40% 1-메톡시-2-프로필아세테이트 용액) 5.94g을 첨가한 용액을 첨가하여 디졸버에서 1500rpmㆍ60분 교반했다. 그 후, 아세트산 에틸 25.0cc를 첨가하고, 또한 디졸버에서 500rpmㆍ10분 교반 후에 분산액으로 했다.

얻어진 분산액을 SUMITOMO ELECTRIC FINE POLYMER, INC. 제품 FP-010형 필터를 이용하여 여과함으로써, 페이스트상의 농축 안료액 A(나노 안료 농도 33.4질량%)를 얻었다.

상기 페이스트를 사용하여, 하기 조성의 안료 분산 조성물 A를 조제했다.

상기 페이스트상의 농축 안료액 A 19.3g

1-메톡시-2-프로필아세테이트 45.1g

상기 조성의 혼합물을 모터밀 M-50(EIGER Co., Ltd. 제품)으로 직경 0.65mm의 산화지르코늄 비즈를 사용하여 주속 9m/s로 1시간 분산시켜 안료 분산 조성물 A라고 했다.

[블랙(K) 화상의 형성]

무알칼리 유리 기판을 UV 세정 장치에서 세정 후, 세정제를 이용하여 브러시 세정하고, 또한 초순수로 초음파 세정했다. 상기 기판을 120℃ 3분 열처리해서 표면 상태를 안정화시켰다.

상기 기판을 냉각시켜 23℃로 온도 조절 후, 슬릿상 노즐을 갖는 유리 기판용 코터(FAS Technologies, Ltd. 제품, 상품명: MH-1600)로 하기 표 1에 기재된 조성으로 이루어지는 착색 감광성 수지 조성물 K1을 도포했다. 이어서, VCD(진공 건조 장치; TOKYO OHKA KOGYO CO., LTD. 제품)로 30초간, 용매의 일부를 건조시켜 도포층의 유동성을 없앤 후, 120℃에서 3분간 프리베이크해서 막 두께 2.4㎛의 감광성 수지층 K1을 얻었다.

초고압 수은등을 갖는 프록시미티형 노광기(Hitachi High-Tech Instrument Co., Ltd. 제품)로 기판과 마스크(화상 패턴을 갖는 석영 노광 마스크)를 수직으로 세운 상태에서 노광 마스크면과 상기 감광성 수지층 사이의 거리를 200㎛로 설정하여 노광량 300mJ/㎠로 패턴 노광했다.

이어서, 순수를 샤워 노즐로 분무하여 상기 감광성 수지층 K1의 표면을 균일하게 적신 후, KOH계 현상액(KOH, 비이온 계면활성제 함유, 상품명: CDK-1, FUJIFILM Electronic Materials Co., Ltd. 제품을 100배 희석한 액)으로 23℃에서 80초, 플랫 노즐 압력 0.04MPa로 샤워 현상하여 패터닝 화상을 얻었다. 이어서, 초순수를 초고압 세정 노즐로 9.8MPa의 압력으로 분사해서 잔류물 제거를 행하고, 블랙(K)의 화상 K를 얻었다. 이어서, 220℃에서 30분간 열처리했다.

착색 감광성 수지 조성물 K1은 우선 K 안료 분산물 1, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트를 칭량하여, 온도 24℃(±2℃)에서 혼합해서 150rpm으로 10분간 교반하고, 이어서 메틸에틸케톤, 바인더 2, 하이드로퀴논모노메틸에테르, DPHA액, 중합 개시제 A(2,4-비스(트리클로로메틸)-6-[4'-(N,N-비스에톡시카르보닐메틸)아미노-3'-브로모페닐]-s-트리아진), 계면활성제 1을 칭량하여 온도 25℃(±2℃)에서 이 순서로 첨가하고, 온도 40℃(±2℃)에서 150rpm으로 30분간 교반함으로써 얻었다.

<K 안료 분산물 1>

ㆍ 카본 블랙 13.1질량부

(상품명: Nipex 35, Degussa Japan Co., Ltd. 제품)

ㆍ 안료 분산제 A 0.65질량부

ㆍ 폴리머 6.72질량부

(벤질메타크릴레이트/메타크릴산=72/28 몰비의 랜덤 공중합물, 분자량 3.7만)

ㆍ 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 79.53질량부

<바인더 2>

ㆍ 폴리머 27질량부

(벤질메타크릴레이트/메타크릴산=78/22 몰비의 랜덤 공중합물, 분자량 3.8만)

ㆍ 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 73질량부

<DPHA액>

ㆍ 디펜타에리스리톨헥사아크릴레이트 76질량부

(중합 금지제 MEHQ 500ppm 함유, NIPPON KAYAKU CO., LTD. 제품, 상품명: KAYARAD DPHA)

ㆍ 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 24질량부

<계면활성제 1>

Megafac F-780-F 30질량부

(DIC Corporation 제품): 조성은 하기

ㆍ C₆F₁₃CH₂CH₂OCOCH=CH₂ 40질량부와

H(OCH(CH₃)CH₂)₇OCOCH=CH₂ 55질량부와

H(OCH₂CH₂)₇OCOCH=CH₂ 5질량부의 공중합체(분자량 3만)

ㆍ 메틸에틸케톤 70질량부

[레드(R) 화소의 형성]

상기 화상 K를 형성한 기판에 하기 표 2에 기재된 조성으로 이루어지는 착색 감광성 수지 조성물 R1을 사용하여 상기 블랙(K) 화상의 형성과 같은 공정으로 열처리제 화소 R을 형성했다. 상기 감광성 수지층 R1의 막 두께 및 안료의 도포량을 이하에 나타낸다. 또한, 착색 감광성 수지 조성물 R1의 조제 순서는 상기 착색 감광성 수지 조성물 K1과 동일하게 했다.

감광성 수지막 두께(㎛) 1.60

안료 도포량(g/㎡) 1.00

C. I. P. R. 254 도포량(g/㎡) 0.80

C. I. P. R. 177 도포량(g/㎡) 0.20

<R 안료 분산물 2>

ㆍ C. I. P. R. 177 18질량부

(상품명: Cromophtal Red A2B, Ciba Specialty Chemicals K. K. 제품)

ㆍ 폴리머 12질량부

(벤질메타크릴레이트/메타크릴산=72/28 몰비의 랜덤 공중합물, 분자량 3만)

ㆍ 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 70질량부

<바인더 1>

ㆍ 폴리머 27질량부

(벤질메타크릴레이트/메타크릴산=78/22 몰비의 랜덤 공중합물, 분자량 4만)

ㆍ 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 73질량부

<중합 개시제 B>

2-트리클로로메틸-(p-스티릴스티릴)1,3,4-옥사디아졸

[그린(G) 화소의 형성]

상기 화상 K와 화소 R을 형성한 기판에 하기 표 3에 기재된 조성으로 이루어지는 착색 감광성 수지 조성물 G1을 사용하여 상기 블랙(K) 화상의 형성과 동일한 공정으로 열처리제 화소 G를 형성했다. 상기 감광성 수지층 G1의 막 두께 및 안료의 도포량을 이하에 나타낸다. 또한, 착색 감광성 수지 조성물 G1의 조제 순서는 상기 착색 감광성 수지 조성물 K1과 동일하게 했다.

감광성 수지막 두께(㎛) 1.60

안료 도포량(g/㎡) 1.92

C. I. P. G. 36 도포량(g/㎡) 1.34

C. I. P. Y. 150 도포량(g/㎡) 0.58

<G 안료 분산물 1>

FUJIFILM Electronic Materials Co., Ltd. 제품 「상품명: GT-2」

<Y 안료 분산물 1>

Mikuni color Co., Ltd. 제품 「상품명: CF Yellow-EX3393」

[블루(B) 화소의 형성]

상기 화상 K, 화소 R 및 화소 G를 형성한 기판에 하기 표 4에 기재된 조성으로 이루어지는 착색 감광성 수지 조성물 B1을 사용하여 상기 블랙(K) 화상의 형성과 동일한 공정으로 열처리제 화소 B를 형성하여 컬러 필터 A1을 얻었다. 상기 감광성 수지층 B1의 막 두께 및 안료의 도포량을 이하에 나타낸다. 또한, 착색 감광성 수지 조성물 B1의 조제 순서는 상기 착색 감광성 수지 조성물 K1과 동일하게 했다.

감광성 수지막 두께(㎛) 1.60

안료 도포량(g/㎡) 0.75

C. I. P. B. 15:6 도포량(g/㎡) 0.705

C. I. P. V. 23 도포량(g/㎡) 0.045

<B 안료 분산물 1>

Mikuni color Co., Ltd. 제품 「상품명: CF Yellow-EX3357」

<B 안료 분산물 2>

Mikuni color Co., Ltd. 제품 「상품명: CF Yellow-EX3383」

<바인더 3>

ㆍ 폴리머 27질량부

(벤질메타크릴레이트/메타크릴산/메틸메타크릴레이트=36/22/42 몰비의 랜덤 공중합물, 분자량 3.8만)

ㆍ 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트 73질량부

[액정 표시 장치의 제작]

컬러 필터 A1을 이용하여 액정 표시 장치 A1을 제작하여 표시 특성의 평가를 행했다.

컬러 필터가 형성된 유리 기판을 스퍼터 장치에 넣고, 100℃에서 1300Å 두께의 ITO(인듐 주석 산화물)를 전면 진공 증착한 후, 240℃에서 90분간 어닐링해서 ITO를 결정화하고, ITO 투명 전극을 형성했다. 일본 특허 공개 2004-240335호 공보의 [실시예 1]에 기재된 스페이서 형성 방법과 동일한 방법으로 상기에서 제작한 ITO 투명 전극 상에 스페이서를 형성했다. 하기의 포지티브형 감광성 수지층용 도포액을 이용하여 상기 스페이서를 형성한 ITO 투명 전극 상에 액정 배향 제어용 돌기를 형성했다. 단, 노광, 현상 및 베이크 공정은 이하의 방법을 사용했다. 소정의 포토마스크가 감광성 수지층의 표면으로부터 100㎛의 거리가 되도록 프록시미티 노광기(Hitachi High-Tech Instrument Co., Ltd. 제품)를 배치하고, 상기 포토마스크를 통해 초고압 수은등에 의해 조사 에너지 150mJ/㎠로 프록시미티 노광했다.

ㆍ 포지티브형 레지스트액: 53.3질량부

(FUJIFILM Electronic Materials Co., Ltd. 제품 FH-2413F)

ㆍ 메틸에틸케톤: 46.7질량부

ㆍ Megafac F-780F: 0.04질량부

(DIC Corporation 제품)

이어서, 2.38% 테트라메틸암모늄히드록시드 수용액을 샤워식 현상 장치로 33℃에서 30초간 기판에 분무하면서 현상했다. 이렇게 해서, 감광성 수지층의 불필요부(노광부)를 현상 제거함으로써, 컬러 필터측 기판 상에 소망의 형상으로 패터닝된 감광성 수지층으로 이루어진 액정 배향 제어용 돌기가 형성된 액정 표시 장치용 기판을 얻었다. 이어서, 상기 액정 배향 제어용 돌기가 형성된 액정 표시 장치용 기판을 230℃ 하에서 30분 베이킹함으로써, 액정 표시 장치용 기판 상에 경화된 액정 배향 제어용 돌기를 형성했다.

상기에서 얻어진 액정 표시 장치용 기판 상에 폴리이미드로 이루어지는 배향 막을 더 설치했다. 그 후, 컬러 필터의 화소군을 둘러싸도록 주위에 마련되어진 블랙 매트릭스 외곽선에 해당하는 위치에 에폭시 수지의 밀봉제를 인쇄함과 아울러, MVA 모드용 액정을 적하하고, 대향 기판과 접합한 후, 접합된 기판을 열처리해서 밀봉제를 경화시켰다. 이와 같이 해서 얻은 액정 셀의 양면에 SANRITU CO., LTD. 제품인 편광판 HLC2-2518을 첨부했다. 이어서, 3파장 냉음극관 광원(Toshiba Lighting & Technology Corporation 제품 FWL18EX-N)의 백라이트를 구성하고, 상기 편광판이 마련되어진 액정 셀의 배면이 되는 측에 배치하여 액정 표시 장치 A1이라고 했다.

[컬러 필터의 콘트라스트의 측정]

상기에서 얻어진 컬러 필터 A1의 적색 화소의 콘트라스트를 하기의 측정 방법에 의해 측정했다. 백라이트 유닛으로서 냉음극관 광원(SHARP CORPORATION 제품 액정 텔레비젼 LC-22GD3로 사용)에 확산판을 설치한 것을 사용하고, 2장의 편광판(Luceo Co., Ltd. 제품인 편광판 POLAX-15N)의 사이에 컬러 필터를 설치하고, 편광판을 패러렐 니콜로 설치했을 때에 통과하는 광의 색도의 Y값을 크로스 니콜로 설치했을 때에 통과하는 광의 색도의 Y값으로 나눈 것으로 콘트라스트를 구했다. 색도의 측정에는 색채 휘도계(TOPCON CORPORATION 제품 BM-5A)를 사용했다. 2장의 편광판, 컬러 필터, 색채 휘도계의 설치 위치는 백라이트의 직후에 편광판과 측정 샘플을 세팅하고, 투과된 광을 색채 휘도계의 앞에 설치한 편광판을 통하여 500mm의 위치에 설치한 색채 휘도계로 측정했다. 색채 휘도계의 측정각은 2°로 설정했다. 백라이트의 광량은 최대가 되도록 설정했다. 상기 방법에 있어서 적색 화소 단독의 콘트라스트를 측정하기 위해서, 상기 방법에 있어서 색채 휘도계에 어태치먼트 렌즈(TOPCON CORPORATION 제품 AL-11)를 추가하고, 측정 영역을 60~70㎛로 좁히고, 컬러 필터 중의 R 화소를 투과시킨 광만을 50mm의 위치에 설치한 색채 휘도계에 취입함으로써 행했다. 결과를 하기 표 5에 나타낸다.

[액정 표시 장치의 소성 고장의 평가]

액정 표시 장치 A1에 대해서, 일본 특허 공개 2000-275645호 공보의 도 4B에 기재된 플리커를 최소로 하는 최적 공통 전압을 구하는 방법에 의해 액정 셀 내에 발생한 잔류 직류 전압을 측정하여 소성 고장의 지표로 했다. 또한, 소성 고장은 측정값이 잔류 직류 전압이 작을수록 발생을 억제할 수 있는 것을 나타낸다. 여기에서는 잔류 직류 전압이 80mV 미만인 경우를 「소성이 생기지 않음」이라고 하고, 100mV 미만인 경우를 「소성이 약간 생김」이라고 하며, 잔류 직류 전압이 100mV 이상인 경우를 「소성이 생김」이라고 평가했다. 결과를 하기 표 5에 나타낸다.

[액정 표시 장치의 표시 특성의 평가]

액정 표시 장치 A1의 표시 특성(적색의 묘사, 단색 표시했을 때의 적색의 색 얼룩의 유무)을 10인의 패널에 의해 평가했다. 하기 단계 평가에서 10인의 평균을 표 5에 나타냈다.

적색의 묘사

5: 적색의 묘사가 우수함

4: 적색의 묘사에 문제가 없음(양호)

3: 적색의 묘사가 약간 부족함(보통)

2: 적색의 묘사가 부족함(약간 열악)

1: 적색의 색 재현이 열악함(매우 열악)

적색의 색 얼룩

5: 적색의 얼룩은 전혀 보여지지 않음

4: 적색의 얼룩 문제 없음(양호)

3: 적색의 얼룩이 약간 느껴짐(보통)

2: 적색의 얼룩을 분명히 인식할 수 있음(약간 열악)

1: 적색의 얼룩이 현저하게 보여짐(매우 열악)

컬러 필터 A1 및 액정 표시 장치 A1의 제작 순서에 대하여, 안료 입자 형성시에 사용하는 폴리머 및 안료 분산 조성물의 조제시에 사용하는 폴리머 및 분산제를 표 5와 같이 대체한 것 이외에는 동일한 방법으로 컬러 필터 A2~A14 및 액정 표시 장치 A2~A14를 각각 제작했다.

또한, 컬러 필터 A1 및 액정 표시 장치 A1의 제작에 있어서 사용한 안료 분산 조성물 A 대신에 하기 안료 분산물 B를 사용한 것 이외에는 완전히 동일하게 컬러 필터 A15 및 액정 표시 장치 A15를 제작했다.

* 안료 분산 조성물 B

일본 특허 공개 2002-296770호 공보의 실시예 2와 동일한 방법으로 이하 조성의 안료 분산물 B를 제작했다.

C. I. Pigment Red 254 6.4g

Disperbyk 161(상품명, BYK Japan K. K. 제품) 16.64g

1-메톡시-2-프로필아세테이트 38.16g

을 혼합하여 샌드밀로 충분하게 분산시켰다. 얻어진 액에 편말단 카르복실기 폴리벤질메타크릴레이트(일본 특허 공개 2002-296770호 공보의 실시예 2에 기재된 것) 3.2g을 첨가, 혼합하여 브레이크다운법에 의해 안료 분산 조성물 B를 제작했다.

또한, 마찬가지로 컬러 필터 A1 및 액정 표시 장치 A1의 제작에 있어서 사용한 안료 분산 조성물 A 대신에 하기 안료 분산물 C를 사용한 것 이외에는 완전히 동일하게 컬러 필터 A16 및 액정 표시 장치 A16을 제작했다.

* 안료 분산 조성물 C

일본 특허 공개 2002-273191호 공보의 실시예(단락 0089)에 있어서의 안료 분산액 G-1과 동일한 조성, 방법에 의해 C. I. Pigment Green 36, C. I. Pigment Yellow 138을 모두, C. I. Pigment Red 254와 당중량으로 치환한 것 이외에는 안료 분산액 G-1과 완전히 동일하게 브레이크다운법에 의해 안료 분산 조성물 C를 제작했다.

각 시험체에 대해서 콘트라스트, 소성, 표시 특성을 평가한 결과를 하기 표 5에 나타낸다.

그래프트형 1: 그래프트형 고분자 화합물, Solsperse 24000GR(상품명, Lubrizol Japan Ltd. 제품)

그래프트형 2: 그래프트형 고분자 화합물, Solsperse 28000(상품명, Lubrizol Japan Ltd. 제품)

그래프트형 3: 그래프트형 고분자 화합물, Solsperse 32000(상품명, Lubrizol Japan Ltd. 제품)

그래프트형 4: 그래프트형 고분자 화합물, Disperbyk-161(상품명, BYK Japan K. K. 제품)

안료 유도체형 1: EFKA 6750(상품명, EFKA 제품)

안료 유도체형 2: Solsperse 5000(상품명, Lubrizol Japan Ltd. 제품)

말단 변성형 1: Solsperse 3000(상품명, Lubrizol Japan Ltd. 제품)

D-1: 편말단 술폰산기 함유 폴리메틸메타크릴레이트

상기의 결과로부터, 그래프트형 고분자 화합물을 사용함으로써 고콘트라스트의 컬러 필터를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 액정 표시 장치에 있어서의 컬러 필터의 여러가지 성능을 향상시킬 수 있다는 것을 알 수 있다. 상세한 작용기서는 불분명하지만, 안료 용액과 안료의 빈용매의 혼합에 의해 석출시킨 안료 미립자의 표면에 대하여 그래프트형 고분자의 흡착력이 높고, 컬러 필터 또는 액정 표시 장치로 했을 때 상기 안료 미립자의 분산 환경에 있어서 특유의 작용을 나타내고, 양호한 미세 분산성 및 분산 안정성이 유지되었기 때문으로 생각된다.

산업상의 이용 가능성

본 발명의 컬러 필터는 높은 색 묘사력이나 색 얼룩의 억제라고 하는 양호한 색 특성과 높은 콘트라스트를 나타내고, 액정 표시 장치에 바람직하게 사용할 수 있다. 또한, 본 발명의 액정 표시 장치는 그 소성이 억제ㆍ방지되어 우수한 표시 특성을 발휘한다.

본 발명을 그 실시형태와 함께 설명했지만, 우리들은 특별하게 지정하지 않는 한 우리들의 발명을 설명의 어느 세부에 있어서도 한정하려고 하는 것은 아니고, 첨부의 청구 범위에 나타낸 발명의 정신과 범위에 반하지 않게 폭 넓게 해석되어야 한다고 생각한다.

본 출원은 2007년 11월 30일에 일본에서 특허 출원된 일본 특허 출원 2007-311472에 의거한 우선권을 주장하는 것이고, 여기에 참조해서 그 내용을 본 명세서의 기재의 일부로서 받아 들인다.

Claims (9)

1. 양용매에 유기 안료를 용해시킨 용액과 상기 양용매에 상용하는 상기 유기 안료의 빈용매를 혼합시킴으로써 형성된 유기 안료 입자를 함유하는 안료 분산 조성물과 그래프트형 고분자 화합물을 함유하는 화소를 가지고 이루어지는 것을 특징으로 하는 컬러 필터.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 안료 분산 조성물은 상기 유기 안료 입자를 형성한 혼합액 중의 용매분을 실질적으로 함유하지 않고, 그것과 다른 최종 용매를 함유하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 컬러 필터.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 혼합액 중의 용매분으로부터 상기 최종 용매로의 치환이 상기 혼합액 중의 용매분을 감하거나 또는 제거하여 상기 혼합액 중의 용매분과는 별종의 치환 용매를 첨가하는 공정을 1회 이상 반복하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 컬러 필터.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 안료 분산 조성물은 상기 그래프트형 고분자 화합물을 상기 유기 안료 입자 형성시에 공존시켜 얻은 것을 특징으로 하는 컬러 필터.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 안료 분산 조성물은 상기 그래프트형 고분자 화합물을 상기 유기 안료 입자 형성 후에 함유시켜서 얻은 것을 특징으로 하는 컬러 필터.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 그래프트형 고분자 화합물은 하기 일반식(5)로 나타내어지는 구성 단위를 측쇄 중에 갖는 그래프트형 고분자 화합물인 것을 특징으로 하는 컬러 필터.
   

   

   
   [일반식(5) 중 R⁷⁴는 수소 원자 또는 탄소 원자수 1~8개의 알킬기를 나타낸다. Q는 시아노기, 탄소 원자수 6~30개의 아릴기 또는 -COOR⁷⁵를 나타낸다. 여기에서, R⁷⁵는 수소 원자, 탄소 원자수 1~22개의 알킬기 또는 탄소 원자수 6~30개의 아릴기를 나타낸다.]
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 유기 안료 입자의 수 평균 입경은 100nm 이하인 것을 특징으로 하는 컬러 필터.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 컬러 필터를 구비한 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 액정 표시 장치는 VA 방식인 것을 특징으로 하는 액정 표시 장치.