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JP5577647B2 - カラーフィルタ用着色組成物、及びカラーフィルタ - Google Patents

カラーフィルタ用着色組成物、及びカラーフィルタ Download PDF

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JP5577647B2 JP2009186835A JP2009186835A JP5577647B2 JP 5577647 B2 JP5577647 B2 JP 5577647B2 JP 2009186835 A JP2009186835 A JP 2009186835A JP 2009186835 A JP2009186835 A JP 2009186835A JP 5577647 B2 JP5577647 B2 JP 5577647B2
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Description

本発明は、カラー液晶表示装置、カラー撮像管素子等に用いられるカラーフィルタの製造に使用されるカラーフィルタ用着色組成物、及びこれを用いて形成されてなるフィルタセグメントを備えるカラーフィルタに関するものである。より好ましくは緑色フィルタセグメントを備えるカラーフィルタに関するものである。
液晶表示装置は、2枚の偏光板に挟まれた液晶層が、1枚目の偏光板を通過した光の偏光度合いを制御して、2枚目の偏光板を通過する光量をコントロールすることにより表示を行う表示装置であり、ツイストネマチック(TN)型液晶を用いるタイプが主流となっている。この液晶表示装置は、2枚の偏光板の間にカラーフィルタを設けることによりカラー表示が可能となった。そのため液晶表示装置は、テレビやパソコンモニタ用途への展開が進んでいる。
カラーフィルタは、ガラス等の透明な基板の表面に2種以上の異なる色相の微細な帯(ストライプ)状のフィルタセグメント(画素)を平行又は交差して配置したもの、あるいは微細なフィルタセグメントを縦横一定の配列で配置したものからなっている。フィルタセグメントは、数ミクロン〜数100ミクロンと微細であり、しかも色相毎に所定の配列で整然と配置されている。
カラー液晶表示装置に用いられているカラーフィルタの上には、一般に液晶を駆動させるための透明電極が蒸着あるいはスパッタリングにより形成され、さらにその上に液晶を一定方向に配向させるための配向膜が形成されている。これらの透明電極及び配向膜の性能を充分に得るには、その形成工程を一般に200℃以上、好ましくは230℃以上の高温で行う必要がある。
カラーフィルタに要求される品質項目としては、コントラスト比と明度が挙げられる。コントラスト比が低いカラーフィルタを用いると、液晶が制御した偏光度合いを乱してしまい、光を遮断しなければならないとき(OFF状態)に光が漏れたり、光を透過しなければならないとき(ON状態)に透過光が減衰したりするため、ぼやけた画面となってしまう。そのため高品質な液晶表示装置を実現するためには、高コントラスト化が不可欠である
明度が低いカラーフィルタを用いると、光の透過率が低いため、暗い画面となってしまい、明るい画面とするためには、光源であるバックライトの数を増量する必要がある。そのため消費電力の増大を抑制する観点から、カラーフィルタの高明度化がトレンドとなっている。
またC−MOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor:相補型金属酸化膜半導体)、CCD(Charge Coupled Device:電荷結合素子)などに代表されるカラー撮像管素子は、その受光素子上にB(青)、G(緑)、R(赤)の加法混合の原色のフィルタセグメントを具備するカラーフィルタをそれぞれ配設して色分解するのが一般的である。近年、カラー撮像管素子に用いられるカラーフィルタにおいても透過率すなわち明度や、広い色再現領域など、カラーフィルタに対する色特性の要求が高まっている。
カラーフィルタの製造方法には、着色剤として染料、造塩染料を使った染色法、染料分散法や、着色剤として顔料を使った顔料分散法、印刷法、電着法などがある。このうち染色法、あるいは染色分散法は着色剤が染料であることから、耐熱性や耐光性にやや劣る欠点がある。よってカラーフィルタの着色剤としては耐熱性や耐光性に優れる顔料が用いられ、製造方法としては形成方法の精度や安定性から顔料分散法を用いる場合が多い。
顔料分散法は、透明樹脂中に着色剤である顔料粒子を分散させたものに感光剤や添加剤などを混合・調合することによってカラーレジスト化し、このカラーレジストを基板上にスピンコーターなどの塗布装置により塗膜形成し、アライナーやステッパー等によりマスクを介して選択的に露光を行い、アルカリ現像、熱硬化処理をすることによりパターニングし、この操作を繰り返すことによってカラーフィルタを作製する方法である。
一般に顔料粒子に微細化処理を行い、その微細化された顔料を極限まで一次粒子に近づけた顔料分散体を作成することによって、顔料による光の散乱が抑制され、高コントラスト化が達成できる。また分散体の透明度も向上するため、分散体の分光スペクトルが高透過率を持ち、高明度化が実現する。この分散体をカラーレジストに用いることにより、高コントラスト、高明度をもつカラーフィルタが得られる。
従来、緑色フィルタセグメント(画素)の形成に用いられる着色剤としては、ハロゲン化銅フタロシアニン顔料(例えば、C.I.ピグメントグリーン36やC.I.ピグメントグリーン7)を用いることが一般的であるが、ハロゲン化銅フタロシアニンを用いうる限り、高コントラスト比と高明度を両立させることは困難であった。そのため、これらの問題を解決するために、鮮明な色調と広い色表示領域を発揮し高い着色力を持つ色材である、中心金属を亜鉛に置き換えたハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料が用いられてきている(例えば特許文献1〜3参照)。
しかしながら、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料は、従来のハロゲン化銅フタロシアニン顔料とその化学的性質が異なり、分散することが難しい顔料であることがよく知られている。そのためハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料に、従来のハロゲン化銅フタロシアニン顔料あるいは他の顔料に適していた分散剤を使用するだけでは、その優れた色特性を維持したまま、安定に分散することが困難であった。
上記の課題を解決するために、ハロゲン化亜鉛フタロシニン顔料を分散する際に、スルホン化された色素誘導体を用いることなどが提案されている(例えば特許文献4参照)。しかしながら前述したように、カラーフィルタの製造工程では200℃あるいは230℃以上の高温を伴う工程があり、ハロゲン化亜鉛フタロシニン顔料を用いた緑色フィルタセグメントは高熱を伴う工程の前後で、コントラスト比の低下や色相が変化するという問題も存在している。また後述するように、緑色フィルタセグメントには緑色顔料と併用して黄色顔料も使用されることが多いが、これら黄色顔料には高熱を伴う工程の前後で、コントラスト比の低下や色相の変化を起こすものがある。
特開平10−130547号公報 特開2001−141922号公報 特開2007−204658号公報 特開2009−126994号公報
本発明の目的は、流動性及び諸耐性に優れ、経時における増粘や、コントラスト比の低下の少ないカラーフィルタ用緑色着色組成物、並びにそれを用いた明度及びコントラスト比が高いカラーフィルタを提供することである。また本発明の目的は、カラーフィルタ製造時の高熱を伴う工程を経ても、コントラスト比の低下や色相の変化を起こさないカラーフィルタ用緑色着色組成物を提供することである。
本発明者らは前記諸問題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、少なくともハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を含む緑色顔料成分と、分散剤として少なくともスルホン化色素誘導体の金属塩を用いたカラーフィルタ用緑色着色組成物により課題が解決することを見出した。
すなわち本発明は、 少なくとも透明樹脂、その前駆体またはそれらの混合物からなる着色剤担体、着色剤(A)、及び分散剤(B)を含有するカラーフィルタ用着色組成物において、該着色剤(A)が下記一般式(1)で示されるハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を含み、かつ該分散剤(B)が下記一般式(2)で示される色素誘導体の金属塩を含むことを特徴とするカラーフィルタ用着色組成物に関する。

一般式(1):
(R9からR24はそれぞれ独立に水素原子もしくはハロゲン原子である。)

一般式(2):
[P−(SO)n]m MX
(Pは有機顔料母体骨格残基を表し、Mはアルカリ金属を除く金属イオン。nは1から13の整数で、mとxは一般式(3)を満たす整数。)
一般式(3):
n×m=イオンMの価数×x
分散剤(B)が下記一般式(4)で示される色素誘導体の金属塩を含むことを特徴とする前記カラーフィルタ用着色組成物に関する。
一般式(4):
(Mはアルカリ金属を除く金属イオン。nは1から13の整数で、mとxは一般式(3)を満たす整数。R1からR8はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、もしくはスルホン酸基である。)
また、本発明は、色素誘導体の金属塩の金属イオンが、アルミニウムイオンであることを特徴とする前記カラーフィルタ用着色組成物に関する。
また、本発明は、分散剤(B)が、さらに樹脂型分散剤を含有することを特徴とする前記カラーフィルタ用着色組成物に関する。
また、本発明は、さらに着色剤(A)が、C.I.ピグメント イエロー 138及び/またはC.I.ピグメント イエロー 150を含むことを特徴とする前記カラーフィルタ用着色組成物に関する。
また、本発明は、さらに着色剤(A)が、C.I.ピグメント グリーン7及び/またはC.I.ピグメント グリーン36を含むことを特徴とする前記カラーフィルタ用着色組成物に関する。
また、本発明は、少なくとも1つの赤色フィルタセグメント、少なくとも1つの緑色フィルタセグメント及び少なくとも1つの青色フィルタセグメントを備えるカラーフィルタにおいて、少なくとも1つの緑色フィルタセグメントが、前記カラーフィルタ用着色組成物により形成されてなるカラーフィルタに関する。
本発明のカラーフィルタ用緑色着色組成物は、少なくとも着色材として、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を含む緑色顔料成分と、分散剤として少なくともスルホン化色素誘導体の金属塩とを含有していることで、高流動かつ安定な顔料分散体となり、これを使用することより、高明度かつ高コントラスト比のカラーフィルタを形成することが可能になる。更に耐熱性も向上するため、カラーフィルタの高熱がかかる製造工程を経ても、工程の前後でコントラスト比の低下や色相の変化おきないカラーフィルタを形成することが可能となる。
以下、本発明を詳細に説明する。本発明のカラーフィルタ用着色組成物は、少なくとも透明樹脂、その前駆体またはそれらの混合物からなる着色剤担体及び着色剤、分散剤を有するカラーフィルタ用着色組成物において、少なくとも着色剤としてハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を含み、分散剤として少なくともスルホン化色素誘導体の金属塩を含むカラーフィルタ用緑色着色組成物である。
(着色剤(A))
本発明のカラーフィルタ用緑色着色組成物は、着色剤としてハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を主顔料として使用することを特徴としている。
代表的なハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を、カラーインデックス(C.I.)ナンバーで示すと、C.I.ピグメントグリーン58等を挙げることができる。ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を主顔料として使用することによって、他の緑色顔料では得られなかった高い明度を得ることができる。更に、公知の製造方法により得られたものを用いることができる。特に、色材, 67 [9], 547−554 (1994)に記載の方法により、塩基性物質としてn−ヘキシルアミンを用いて測定した場合に、顔料表面の酸性官能基量が、好ましくは100μmol/g以上、更に好ましくは200μmol/g以上のものが好ましい。
緑色顔料成分には、主顔料であるハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料だけでなく、色調整や補色目的で他の緑色顔料や黄色顔料も併用することができる。
併用することができる他の緑色顔料としては、C.I.ピグメントグリーン 7、10、36、37等を挙げることができる。これらの中で好ましくはC.I.ピグメントグリーン 7及び/またはC.I.ピグメントグリーン 36である。
また、併用することができる黄色顔料としては、C.I.ピグメントイエロー 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等を挙げることができる。これらの中で好ましくは高コントラスト比、高明度の観点からC.I.ピグメントイエロー 138及び/またはC.I.ピグメントイエロー 150である。
本発明による着色組成物の全不揮発成分中において好ましい顔料成分の濃度としては、充分な色再現性を得る観点から10〜90重量%であり、より好ましくは15〜85重量%であり、最も好ましくは20〜80重量%である。顔料成分の濃度が、10重量%未満になると、十分な色再現性を得ることができず、90重量%を超えると顔料担体の濃度が低くなり、着色組成物の安定性が悪くなる。
好ましい顔料の比率としては、例えば、顔料成分の全重量を基準として、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料が50〜100重量%、ハロゲン化銅フタロシアニン顔料が0〜50重量%、黄色顔料が0〜50重量%である。
特に、好ましい顔料の比率としては、顔料成分(色素誘導体も含む)の全重量を基準として、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料が30〜100重量%、C.I.ピグメントイエロー 138黄色顔料が0〜70重量%、C.I.ピグメントイエロー 150黄色顔料が0〜70重量%である。また、特に、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料、C.I.ピグメントイエロー 138黄色顔料、C.I.ピグメントイエロー 150黄色顔料の三種類全てを使用する場合、ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料が50〜100重量%、C.I.ピグメントイエロー 138黄色顔料が7.5%〜25%、C.I.ピグメントイエロー 150黄色顔料が3〜27重量%であれば、経時保存安定性を保ちつつ、高コントラスト比、高明度を両立しうるので特に好ましい。
(顔料の微細化)
本発明の着色組成物に使用する顔料は、ソルトミリング処理を行い微細化することができる。顔料の一次粒子径は、着色剤担体中への分散が良好なことから、20nm以上であることが好ましい。また、コントラスト比が高いフィルタセグメントを形成できることから、100nm以下であることが好ましい。特に好ましい範囲は、25〜85nmの範囲である。なお、顔料の一次粒子径は、顔料のTEM(透過型電子顕微鏡)による電子顕微鏡写真から一次粒子の大きさを直接計測する方法で行った。具体的には、個々の顔料の一次粒子の短軸径と長軸径を計測し、平均をその顔料粒子の粒径とした。次に、100個以上の顔料粒子について、それぞれの粒子の体積を求めた粒径の立方体と近似して求め、体積平均粒径を平均一次粒子径としている。
ソルトミリング処理とは、顔料と水溶性無機塩と水溶性有機溶剤との混合物を、ニーダー、2本ロールミル、3本ロールミル、ボールミル、アトライター、サンドミル等の混練機を用いて、加熱しながら機械的に混練した後、水洗により水溶性無機塩と水溶性有機溶剤を除去する処理である。水溶性無機塩は、破砕助剤として働くものであり、ソルトミリング時に無機塩の硬度の高さを利用して顔料が破砕される。顔料をソルトミリング処理する際の条件を最適化することにより、一次粒子径が非常に微細であり、また、分布の幅がせまく、シャープな粒度分布をもつ顔料を得ることができる。
水溶性無機塩としては、塩化ナトリウム、塩化バリウム、塩化カリウム、硫酸ナトリウム等を用いることができるが、価格の点から塩化ナトリウム(食塩)を用いるのが好ましい。水溶性無機塩は、処理効率と生産効率の両面から、顔料の全重量を基準(100重量%)として、50〜2000重量%用いることが好ましく、300〜1000重量%用いることが最も好ましい。
水溶性有機溶剤は、顔料及び水溶性無機塩を湿潤する働きをするものであり、水に溶解(混和)し、かつ用いる無機塩を実質的に溶解しないものであれば特に限定されない。ただし、ソルトミリング時に温度が上昇し、溶剤が蒸発し易い状態になるため、安全性の点から、沸点120℃以上の高沸点溶剤が好ましい。例えば、2−メトキシエタノール、2−ブトキシエタノール、2−(イソペンチルオキシ)エタノール、2−(ヘキシルオキシ)エタノール、ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、トリエチレングリコール、トリエチレングリコールモノメチルエーテル、液状のポリエチレングリコール、1−メトキシ−2−プロパノール、1−エトキシ−2−プロパノール、ジプロピレングリコール、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、液状のポリプロピレングリコール等が用いられる。水溶性有機溶剤は、顔料の全重量を基準(100重量%)として、5〜1000重量%用いることが好ましく、50〜500重量%用いることが最も好ましい。
顔料をソルトミリング処理する際には、必要に応じて樹脂を添加してもよい。用いられる樹脂の種類は特に限定されず、天然樹脂、変性天然樹脂、合成樹脂、天然樹脂で変性された合成樹脂等を用いることができる。用いられる樹脂は、室温で固体であり、水不溶性であることが好ましく、かつ上記有機溶剤に一部可溶であることがさらに好ましい。樹脂の使用量は、顔料の全重量を基準(100重量%)として、5〜200重量%の範囲であることが好ましい。
(着色剤担体)
本発明の着色組成物に含まれる着色剤担体は、顔料を分散するものであり、透明樹脂、その前駆体、またはそれらの混合物により構成される。
透明樹脂は、可視光領域の400〜700nmの全波長領域において分光透過率が好ましくは80%以上、より好ましくは95%以上の樹脂である。樹脂には、熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂、及び活性エネルギー線硬化性樹脂が含まれ、その前駆体には、活性エネルギー線照射により硬化して透明樹脂を生成するモノマー若しくはオリゴマーが含まれ、これらを単独で、または2種以上混合して用いることができる。着色剤担体は、成膜性及び諸耐性が良好なことから、着色剤の全重量を基準(100重量%)として、30重量%以上の量で用いることが好ましく、着色剤濃度が高く、良好な色特性を発現できることから、500重量%以下の量で用いることが好ましい。
着色剤担体が透明樹脂及びその前駆体の混合物からなる場合には、本発明の着色組成物は、溶剤現像型あるいはアルカリ現像型着色レジストの形態で調製することができる。アルカリ現像型着色レジストの形態で調製する場合は、着色剤担体の一部に、(メタ)アクリル酸共重合体樹脂(アルカリ可溶性アクリル樹脂)等の酸性基を有するアルカリ可溶性樹脂を使用する。
熱可塑性樹脂としては、例えば、ブチラール樹脂、スチレン−無水マレイン酸共重合体、塩素化ポリエチレン、塩素化ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ポリ酢酸ビニル、ポリウレタン系樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル系樹脂、アルキッド樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリアミド樹脂、ゴム系樹脂、環化ゴム系樹脂、セルロース類、ポリエチレン(HDPE、LDPE)、ポリブタジエン、及びポリイミド樹脂等が挙げられる。
熱硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、ベンゾグアナミン樹脂、ロジン変性マレイン酸樹脂、ロジン変性フマル酸樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、及びフェノール樹脂等が挙げられる。
活性エネルギー線硬化性樹脂としては、水酸基、カルボキシル基、アミノ基等の反応性の置換基を有する高分子に、イソシアネート基、アルデヒド基、エポキシ基等の反応性置換基を有する(メタ)アクリル化合物やケイヒ酸を反応させて、(メタ)アクリロイル基、スチリル基等の光架橋性基を導入した樹脂が用いられる。また、スチレン−無水マレイン酸共重合物やα−オレフィン−無水マレイン酸共重合物等の酸無水物を含む線状高分子をヒドロキシアルキル(メタ)アクリレート等の水酸基を有する(メタ)アクリル化合物によりハーフエステル化したものも用いられる。
活性エネルギー線照射により硬化して透明樹脂を生成するモノマー若しくはオリゴマーとしては、
メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシエチル(メタ)アクリレート、2−ヒドロキシプロピル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、β−カルボキシエチル(メタ)アクリレート、及びトリシクロデカニル(メタ)アクリレート等の単官能(メタ)アクリレート類;
ポリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、1,6−ヘキサンジオールジ(メタ)アクリレート、トリエチレングリコールジ(メタ)アクリレート、及びトリプロピレングリコールジ(メタ)アクリレート等の二官能(メタ)アクリレート類;
トリメチロールプロパントリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールトリ(メタ)アクリレート、ペンタエリスリトールテトラ(メタ)アクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサ(メタ)アクリレート、及びジペンタエリスリトールペンタ(メタ)アクリレート等の三官能以上の多官能(メタ)アクリレート;
1, 6−ヘキサンジオールジグリシジルエーテル、ビスフェノールAジグリシジルエーテル、ネオペンチルグリコールジグリシジルエーテル、及びフェノールノボラック樹脂等のエポキシ化合物と(メタ)アクリル酸との反応物であるエポキシ(メタ)アクリレート;
ポリエステル、ポリウレタン、イソシアヌレート、メチロール化メラミン等を変性した各種(メタ)アクリル酸エステル類;並びに
(メタ)アクリル酸、スチレン、酢酸ビニル、ヒドロキシエチルビニルエーテル、エチレングリコールジビニルエーテル、ペンタエリスリトールトリビニルエーテル、(メタ)アクリルアミド、N−ヒドロキシメチル(メタ)アクリルアミド、N−ビニルホルムアミド、アクリロニトリル等の(メタ)アクリレート以外の単量体が挙げられ、これらを単独で又は2種類以上混合して用いることができるが、必ずしもこれらに限定されない。
(分散)
本発明の着色組成物は、緑色着色組成物として好適に用いられる。本発明の着色組成物は顔料を、好ましくは色素誘導体や色素誘導体の金属塩と共に、前記樹脂、その前駆体またはそれらの混合物からなる着色剤担体中に、前記三本ロールミル、二本ロールミル、サンドミル、ニーダー、又はアトライター等の各種分散手段を用いて微細に分散して製造することができる。また、本発明の着色組成物は、数種類の着色剤を別々に着色剤担体に分散したものを混合して製造することもできる。
(分散剤(B))
着色剤を着色剤担体中に分散する際には、適宜、色素誘導体、色素誘導体の金属塩、樹脂型分散剤、界面活性剤等の分散剤(B)を用いる。分散剤は、着色剤の分散に優れ、分散後の着色剤の再凝集を防止する効果が大きいので、分散剤を用いて着色剤を着色剤担体中に分散してなる着色組成物を用いた場合には、分光透過率の高いカラーフィルタが得られる。
本発明の着色組成物に用いられるスルホン化色素誘導体の金属塩は、色素をスルホン化した後に金属で造塩してなるものであり、顔料の分散に優れ、分散後の顔料の再凝集を防止する効果が大きい。そのため、スルホン化色素誘導体の金属塩を用いて有機顔料を顔料担体中に分散してなる着色組成物を用いた場合には、安定性に優れたカラーフィルタが得られる。
スルホン化色素誘導体を構成する色素としては、例えば、ジケトピロロピロール系色素、アゾ、ジスアゾ、ポリアゾ等のアゾ系色素、フタロシアニン系色素、ジアミノジアントラキノン、アントラピリミジン、フラバントロン、アントアントロン、インダントロン、ピラントロン、ビオラントロン等のアントラキノン系色素、キナクリドン系色素、ジオキサジン系色素、ペリノン系色素、ペリレン系色素、チオインジゴ系色素、イソインドリン系色素、イソインドリノン系色素、キノフタロン系色素、スレン系色素、金属錯体系色素等が挙げられる。
また、色素には、一般には色素と呼ばれていないナフタレン系、アントラキノン系等の淡黄色の芳香族多環化合物も含まれる。なお色素は、これらに限定されるものではない。
色素のなかでは、キノフタロン系色素、特にキノフタロン系黄色顔料C.I.ピグメント イエロー138が、該色素から構成されるスルホン化色素誘導体の金属塩を含む着色組成物の生産性、分散安定性、耐熱性、耐光性、耐溶剤性等に優れているため好ましい。キノフタロン系黄色顔料C.I.ピグメント イエロー138から構成されるスルホン化色素誘導体の金属塩は、下記一般式(2)で表される化合物であり、青味の黄色を呈している。
一般式(4)
(Mはアルカリ金属を除く金属イオン。nは1から13の整数で、mとxは一般式(3)を満たす整数。R1からR8はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、もしくはスルホン酸基である。)
ここで塩を構成する金属としてはアルミニウムであることが好ましい。スルホン化色素誘導体を遊離酸タイプや有機アミンとの造塩タイプではなく、またNa、K等のアルカリ金属やCa、Ba等のアルカリ土類金属でもなくアルミニウムにより造塩したものを用いることにより、着色組成物が高い耐熱性を持つことが可能となる。
スルホン化色素誘導体のアルミニウム塩は、常法により合成されるが、次の方法が工業的に有利である。 すなわち、濃硫酸または発煙硫酸中に色素を添加し、加熱してスルホン化を行う。次いで、この反応溶液を大量の氷水中へ注入して析出するスルホン酸誘導体をフィルタープレス等で濾別、水洗する。得られたスルホン酸誘導体の水ペーストを多量の水へ再分散し、水酸化ナトリウム水溶液を用いてpHを弱アルカリに調整後、硫酸アルミニウム水溶液を徐々に添加してスルホン酸を造塩し、アルミニウム塩を形成させる方法である。この後、濾別、水洗、乾燥、粉砕の工程を経て、粉末状のスルホン化色素誘導体のアルミニウム塩を得ることができる。
また本発明においては、分散性向上のためスルホン化色素誘導体のアルミニウム塩と他の色素誘導体を併用することが出来る。色素誘導体は構造としては、下記一般式(5)で示される化合物である。
P−Ln 一般式(5)
(ただし、
P:有機顔料残基、アントラキノン残基、アクリドン残基またはトリアジン残基
L:塩基性置換基、酸性置換基、または置換基を有していても良いフタルイミドメチル基
n:1〜4の整数である)
Pの有機顔料残基を構成する有機顔料としては、例えば、ジケトピロロピロール系顔料;アゾ、ジスアゾ、ポリアゾ等のアゾ系顔料;銅フタロシアニン、ハロゲン化銅フタロシアニン、無金属フタロシアニン等のフタロシアニン系顔料;アミノアントラキノン、ジアミノジアントラキノン、アントラピリミジン、フラバントロン、アントアントロン、インダントロン、ピラントロン、ビオラントロン等のアントラキノン系顔料;キナクリドン系顔料;ジオキサジン系顔料;ペリノン系顔料;ペリレン系顔料;チオインジゴ系顔料;イソインドリン系顔料;イソインドリノン系顔料;スレン系顔料;金属錯体系顔料等が挙げられる。
色素誘導体は、例えば、特開昭63−305173号公報、特公昭57−15620号公報、特公昭59−40172号公報、特公昭63−17102号公報、特公平5−9469号公報等に記載されているものを使用でき、スルホン化色素誘導体のアルミニウム塩は単独、もしくは他の色素誘導体の1種類または2種類以上と混合して用いることができる。
色素誘導体や色素誘導体の金属塩の配合量は、分散性向上の点から、着色剤(A)100重量部に対して、好ましくは0.5重量部以上、さらに好ましくは1重量部以上、最も好ましくは3重量部以上である。この範囲であれば、カラーフィルタ製造時の高熱を伴う工程を経ても、コントラスト比の低下が起こさないので好ましい。また、耐熱性、耐光性の観点から、着色剤100重量部に対して、好ましくは40重量部以下、最も好ましくは35重量部以下である。この範囲を超えるとカラーフィルタ製造時の高熱を伴う工程を経ると色相の変化が起こり好ましくない。
樹脂型分散剤は、着色剤に吸着する性質を有する着色剤親和性部位と、着色剤担体と相溶性のある部位とを有し、着色剤に吸着して着色剤の着色剤担体への分散を安定化する働きをするものである。樹脂型分散剤として具体的には、ポリウレタン、ポリアクリレート等のポリカルボン酸エステル、不飽和ポリアミド、ポリカルボン酸、ポリカルボン酸(部分)アミン塩、ポリカルボン酸アンモニウム塩、ポリカルボン酸アルキルアミン塩、ポリシロキサン、長鎖ポリアミノアマイドリン酸塩、水酸基含有ポリカルボン酸エステルや、これらの変性物、ポリ(低級アルキレンイミン)と遊離のカルボキシル基を有するポリエステルとの反応により形成されたアミドやその塩等の油性分散剤、(メタ)アクリル酸−スチレン共重合体、(メタ)アクリル酸−(メタ)アクリル酸エステル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン等の水溶性樹脂や水溶性高分子化合物、ポリエステル系、変性ポリアクリレート系、エチレンオキサイド/プロピレンオキサイド付加化合物、燐酸エステル系等が用いられ、これらは単独で又は2種以上を混合して用いることができる。
市販の樹脂型分散剤としては、ビックケミー社製のDisperbyk−101、103、107、108、110、111、116、130、140、154、161、162、163、164、165、166、170、171、174、180、181、182、183、184、185、190、2000、2001、またはAnti−Terra−U、203、204、またはBYK−P104、P104S、220S、6919、またはLactimon、Lactimon−WSまたはBykumen等、日本ルーブリゾール社製のSOLSPERSE−3000、9000、13240、13650、13940、17000、18000、20000、21000、24000、26000、27000、28000、31845、32000、32500、32600、34750、36600、38500、41000、41090、53095等、エフカケミカルズ社製のEFKA−46、47、48、452、LP4008、4009、LP4010、LP4050、LP4055、400、401、402、403、450、451、453、4540、4550、LP4560、120、150、1501、1502、1503等が挙げられる。
本発明の緑色着色組成物は、中心金属に亜鉛をもつハロゲン化亜鉛フタロシアニンを用いることを特徴とするが、本顔料は一般的に使用されているハロゲン化銅フタロシアニン顔料と比較すると、中心金属に亜鉛を有している酸性の顔料であり、その顔料表面はマイナス電荷を有する。そのため顔料分散時に用いる樹脂型分散剤として高いアミン価を有する塩基性の樹脂型分散剤を用いることが好ましい。好ましいアミン価は15〜200mgKOH/gであり、更に好ましくは35〜195mgKOH/gである。アミン価が15mgKOH/gより低いと、アミン価が小さすぎるためハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料への吸着が不十分であり、分散不良となるため好ましくない。また、アミン価が200mgKOH/gを超えると、アミン価が高すぎるため、後述の透明樹脂と相互作用を及ぼしてしまうため、分散不良や経時安定性が悪くなるため好ましくない。なお樹脂型分散剤のアミン価の値は、ASTM D 2074の方法に準拠して測定した全アミン価(mgKOH/g)の値である。
界面活性剤としては、ラウリル硫酸ナトリウム、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、スチレン−アクリル酸共重合体のアルカリ塩、ステアリン酸ナトリウム、アルキルナフタリンスルホン酸ナトリウム、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸モノエタノールアミン、ラウリル硫酸トリエタノールアミン、ラウリル硫酸アンモニウム、ステアリン酸モノエタノールアミン、スチレン−アクリル酸共重合体のモノエタノールアミン、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル等のアニオン性界面活性剤;ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリエチレングリコールモノラウレート等のノニオン性界面活性剤;アルキル4級アンモニウム塩やそれらのエチレンオキサイド付加物等のカオチン性界面活性剤;アルキルジメチルアミノ酢酸ベタイン等のアルキルベタイン、アルキルイミダゾリン等の両性界面活性剤が挙げられ、これらは単独で又は2種以上を混合して用いることができるが、必ずしもこれらに限定されるものではない。
樹脂型分散剤、界面活性剤を添加する場合には、顔料100重量部に対し好ましくは0.1〜55重量部、さらに好ましくは0.1〜45重量である。分散助剤の配合量が、0.1重量部未満の場合には、添加した効果が得られ難く、配合量が55重量部より多いと、過剰な分散助剤により分散に影響を及ぼすことがある。
(光重合開始剤)
本発明のカラーフィルタ用着色組成物を紫外線照射により硬化させ、フォトリソグラフ法によりフィルタセグメントを形成する場合は、光重合開始剤等が添加される。光重合開始剤を使用する際の配合量は、着色剤の全量を基準として、5〜200重量%であることが好ましく、光硬化性及び現像性の観点から10〜150重量%であることがより好ましい。
光重合開始剤としては、4−フェノキシジクロロアセトフェノン、4−t−ブチル−ジクロロアセトフェノン、ジエトキシアセトフェノン、1−(4−イソプロピルフェニル)−2−ヒドロキシ−2−メチルプロパン−1−オン、1−ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、2−メチル−1−[4−(メチルチオ)フェニル]−2−モルフォリノプロパン−1−オン、2−(ジメチルアミノ)−2−[(4−メチルフェニル)メチル]−1−[4−(4−モルフォリニル)フェニル]−1−ブタノン、又は2−ベンジル−2−ジメチルアミノ−1−(4−モルフォリノフェニル)−ブタン−1−オン等のアセトフェノン系化合物;ベンゾイン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、又はベンジルジメチルケタール等のベンゾイン系化合物;ベンゾフェノン、ベンゾイル安息香酸、ベンゾイル安息香酸メチル、4−フェニルベンゾフェノン、ヒドロキシベンゾフェノン、アクリル化ベンゾフェノン、4−ベンゾイル−4’−メチルジフェニルサルファイド、又は3,3’,4,4’−テトラ(t−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン等のベンゾフェノン系化合物;チオキサントン、2−クロルチオキサントン、2−メチルチオキサントン、イソプロピルチオキサントン、2,4−ジイソプロピルチオキサントン、又は2,4−ジエチルチオキサントン等のチオキサントン系化合物;2,4,6−トリクロロ−s−トリアジン、2−フェニル−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(p−メトキシフェニル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(p−トリル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−ピペロニル−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2,4−ビス(トリクロロメチル)−6−スチリル−s−トリアジン、2−(ナフト−1−イル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2−(4−メトキシ−ナフト−1−イル)−4,6−ビス(トリクロロメチル)−s−トリアジン、2,4−トリクロロメチル−(ピペロニル)−6−トリアジン、又は2,4−トリクロロメチル−(4’−メトキシスチリル)−6−トリアジン等のトリアジン系化合物;1,2−オクタンジオン,1−〔4−(フェニルチオ)−,2−(O−ベンゾイルオキシム)〕、又はO−(アセチル)−N−(1−フェニル−2−オキソ−2−(4’−メトキシ−ナフチル)エチリデン)ヒドロキシルアミン等のオキシムエステル系化合物;ビス(2,4,6−トリメチルベンゾイル)フェニルホスフィンオキサイド、又は2,4,6−トリメチルベンゾイルジフェニルホスフィンオキサイド等のホスフィン系化合物;9,10−フェナンスレンキノン、カンファーキノン、エチルアントラキノン等のキノン系化合物; ボレート系化合物; カルバゾール系化合物;イミダゾール系化合物;あるいは、チタノセン系化合物等が用いられる。
これらの光重合開始剤は1種または必要に応じて任意の比率で2種以上混合して用いることができる。これらの光重合開始剤は、カラーフィルタ用着色組成物中の着色剤100重量部に対して、5〜200重量部、好ましくは10〜150重量部の量で用いることができる。
(増感剤)
さらに、本発明のカラーフィルタ用着色組成物には、増感剤を含有させることができる。増感剤は、着色組成物中の光重合開始剤100重量部に対して、0.1〜60重量部の量で用いることができる。
増感剤としては、カルコン誘導体、ジベンザルアセトン等に代表される不飽和ケトン類、ベンジルやカンファーキノン等に代表される1,2−ジケトン誘導体、ベンゾイン誘導体、フルオレン誘導体、ナフトキノン誘導体、アントラキノン誘導体、キサンテン誘導体、チオキサンテン誘導体、キサントン誘導体、チオキサントン誘導体、クマリン誘導体、ケトクマリン誘導体、シアニン誘導体、メロシアニン誘導体、オキソノ−ル誘導体等のポリメチン色素、アクリジン誘導体、アジン誘導体、チアジン誘導体、オキサジン誘導体、インドリン誘導体、アズレン誘導体、アズレニウム誘導体、スクアリリウム誘導体、ポルフィリン誘導体、テトラフェニルポルフィリン誘導体、トリアリールメタン誘導体、テトラベンゾポルフィリン誘導体、テトラピラジノポルフィラジン誘導体、フタロシアニン誘導体、テトラアザポルフィラジン誘導体、テトラキノキサリロポルフィラジン誘導体、ナフタロシアニン誘導体、サブフタロシアニン誘導体、ピリリウム誘導体、チオピリリウム誘導体、テトラフィリン誘導体、アヌレン誘導体、スピロピラン誘導体、スピロオキサジン誘導体、チオスピロピラン誘導体、金属アレーン錯体、有機ルテニウム錯体、又はミヒラーケトン誘導体、α−アシロキシエステル、アシルフォスフィンオキサイド、メチルフェニルグリオキシレート、ベンジル、9,10−フェナンスレンキノン、カンファーキノン、エチルアンスラキノン、4,4’−ジエチルイソフタロフェノン、3,3’,又は4,4’−テトラ(t−ブチルパーオキシカルボニル)ベンゾフェノン、4,4’−ジエチルアミノベンゾフェノン等が挙げられる。
さらに具体的には、大河原信ら編、「色素ハンドブック」(1986年、講談社)、大河原信ら編、「機能性色素の化学」(1981年、シーエムシー)、池森忠三朗ら編、及び「特殊機能材料」(1986年、シーエムシー)に記載の増感剤が挙げられるがこれらに限定されるものではない。また、その他、紫外から近赤外域にかけての光に対して吸収を示す増感剤を含有させることもできる。
増感剤は、必要に応じて任意の比率で二種以上用いてもかまわない。増感剤を使用する際の配合量は、着色組成物中に含まれる光重合開始剤を基準として、3〜60重量%であることが好ましく、光硬化性、現像性の観点から5〜50重量%であることがより好ましい。
(その他)
また、本発明のカラーフィルタ用着色組成物には、溶存している酸素を還元する働きのあるアミン系化合物を含有させることができる。
このようなアミン系化合物としては、トリエタノールアミン、メチルジエタノールアミン、トリイソプロパノールアミン、4−ジメチルアミノ安息香酸メチル、4−ジメチルアミノ安息香酸エチル、4−ジメチルアミノ安息香酸イソアミル、安息香酸2−ジメチルアミノエチル、4−ジメチルアミノ安息香酸2−エチルヘキシル、及びN,N−ジメチルパラトルイジン等が挙げられる。
(溶剤)
本発明の着色組成物には、着色剤を充分に着色剤担体中に分散させ、ガラス基板等の基板上に乾燥膜厚が0.2〜5μmとなるように塗布してフィルタセグメントを形成することを容易にするために溶剤を含有させることができる。
溶剤としては、例えば1,2,3−トリクロロプロパン、1,3−ブタンジオール、1,3-ブチレングリコール、ベンジルアルコール、1,3-ブチレングリコールジアセテート、1,4−ジオキサン、2−ヘプタノン、2−メチル−1,3−プロパンジオール、3,5,5-トリメチル-2-シクロヘキセン-1-オン、3,3,5−トリメチルシクロヘキサノン、3−エトキシプロピオン酸エチル、3−メチル−1,3−ブタンジオール、3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノール、3−メトキシ−3−メチルブチルアセテート、3-メトキシブタノール、3−メトキシブチルアセテート、4−ヘプタノン、m−キシレン、m−ジエチルベンゼン、m−ジクロロベンゼン、N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、n−ブチルアルコール、n−ブチルベンゼン、n−プロピルアセテート、o−キシレン、o−クロロトルエン、o−ジエチルベンゼン、o−ジクロロベンゼン、p−クロロトルエン、p−ジエチルベンゼン、sec−ブチルベンゼン、tert−ブチルベンゼン、γ―ブチロラクトン、イソブチルアルコール、イソホロン、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジブチルエーテル、エチレングリコールモノイソプロピルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノターシャリーブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノプロピルエーテル、エチレングリコールモノヘキシルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、ジイソブチルケトン、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールモノイソプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、シクロヘキサノール、シクロヘキサノールアセテート、シクロヘキサノン、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、ジプロピレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノプロピルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ダイアセトンアルコール、トリアセチン、トリプロピレングリコールモノブチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールジアセテート、プロピレングリコールフェニルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノブチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルプロピオネート、ベンジルアルコール、メチルイソブチルケトン、メチルシクロヘキサノール、酢酸n−アミル、酢酸n−ブチル、酢酸イソアミル、酢酸イソブチル、酢酸プロピル、二塩基酸エステル等が挙げられる。
中でも、本発明の着色剤の分散性や溶解性が良好なことから、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート等のグリコールアセテート類、シクロヘキサノン等のケトン類及びベンジルアルコール等の芳香族アルコール類を用いることが好ましい。
溶剤は、1種を単独で、若しくは2種以上を混合して用いることができる。また溶剤は、着色組成物を適正な粘度に調節し、目的とする均一な膜厚のフィルタセグメントを形成できることから、着色剤の全重量を基準(100重量%)にして、800〜4000重量%の量で用いることが好ましい。
(レベリング剤)
本発明の着色組成物には、透明基板上での組成物のレベリング性をよくするため、レベリング剤を添加することが好ましい。レベリング剤としては、主鎖にポリエーテル構造又はポリエステル構造を有するジメチルシロキサンが好ましい。主鎖にポリエーテル構造を有するジメチルシロキサンの具体例としては、東レ・ダウコーニング社製FZ−2122、ビックケミー社製BYK−333などが挙げられる。主鎖にポリエステル構造を有するジメチルシロキサンの具体例としては、ビックケミー社製BYK−310、BYK−370などが挙げられる。主鎖にポリエーテル構造を有するジメチルシロキサンと、主鎖にポリエステル構造を有するジメチルシロキサンとは、併用することもできる。レベリング剤の含有量は通常、着色組成物の全重量を基準(100重量%)に対して0.003〜0.5重量%用いることが好ましい。
レベリング剤として特に好ましいものとしては、分子内に疎水基と親水基を有するいわゆる界面活性剤の一種で、親水基を有しながらも水に対する溶解性が小さく、着色組成物に添加した場合、その表面張力低下能が低いという特徴を有し、さらに表面張力低下能が低いにも拘らずガラス板への濡れ性が良好なものが有用であり、泡立ちによる塗膜の欠陥が出現しない添加量において十分に帯電性を抑止できるものが好ましく使用できる。このような好ましい特性を有するレベリング剤として、ポリアルキレンオキサイド単位を有するジメチルポリシロキサンが好ましく使用できる。ポリアルキレンオキサイド単位としては、ポリエチレンオキサイド単位、ポリプロピレンオキサイド単位があり、ジメチルポリシロキサンは、ポリエチレンオキサイド単位とポリプロピレンオキサイド単位とを共に有していてもよい。
また、ポリアルキレンオキサイド単位のジメチルポリシロキサンとの結合形態は、ポリアルキレンオキサイド単位がジメチルポリシロキサンの繰り返し単位中に結合したペンダント型、ジメチルポリシロキサンの末端に結合した末端変性型、ジメチルポリシロキサンと交互に繰り返し結合した直鎖状のブロックコポリマー型のいずれであってもよい。ポリアルキレンオキサイド単位を有するジメチルポリシロキサンは、東レ・ダウコーニング株式会社から市販されており、例えば、FZ−2110、FZ−2122、FZ−2130、FZ−2166、FZ−2191、FZ−2203、FZ−2207が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
レベリング剤には、アニオン性、カチオン性、ノニオン性、または両性の界面活性剤を補助的に加えることも可能である。界面活性剤は、2種以上混合して使用しても構わない。
レベリング剤に補助的に加えるアニオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテル硫酸塩、ドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム、スチレン−アクリル酸共重合体のアルカリ塩、アルキルナフタリンスルホン酸ナトリウム、アルキルジフェニルエーテルジスルホン酸ナトリウム、ラウリル硫酸モノエタノールアミン、ラウリル硫酸トリエタノールアミン、ラウリル硫酸アンモニウム、ステアリン酸モノエタノールアミン、ステアリン酸ナトリウム、ラウリル硫酸ナトリウム、スチレン−アクリル酸共重合体のモノエタノールアミン、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステルなどが挙げられる。
レベリング剤に補助的に加えるカオチン性界面活性剤としては、アルキル4級アンモニウム塩やそれらのエチレンオキサイド付加物が挙げられる。レベリング剤に補助的に加えるノニオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレンオレイルエーテル、ポリオキシエチレンラウリルエーテル、ポリオキシエチレンノニルフェニルエーテル、ポリオキシエチレンアルキルエーテルリン酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタンモノステアレート、ポリエチレングリコールモノラウレートなどの;アルキルジメチルアミノ酢酸ベタインなどのアルキルベタイン、アルキルイミダゾリンなどの両性界面活性剤、また、フッ素系やシリコーン系の界面活性剤が挙げられる。
(硬化剤、硬化促進剤)
また本発明の着色組成物には、熱硬化性樹脂の硬化を補助するため、必要に応じて、硬化剤、硬化促進剤などを含んでいてもよい。硬化剤としては、フェノール系樹脂、アミン系化合物、酸無水物、活性エステル、カルボン酸系化合物、スルホン酸系化合物などが有効であるが、特にこれらに限定されるものではなく、熱硬化性樹脂と反応し得るものであれば、いずれの硬化剤を使用してもよい。また、これらの中でも、1分子内に2個以上のフェノール性水酸基を有する化合物、アミン系硬化剤が好ましく挙げられる。前記硬化促進剤としては、例えば、アミン化合物(例えば、ジシアンジアミド、ベンジルジメチルアミン、4−(ジメチルアミノ)−N,N−ジメチルベンジルアミン、4−メトキシ−N,N−ジメチルベンジルアミン、4−メチル−N,N−ジメチルベンジルアミン等)、4級アンモニウム塩化合物(例えば、トリエチルベンジルアンモニウムクロリド等)、ブロックイソシアネート化合物(例えば、ジメチルアミン等)、イミダゾール誘導体二環式アミジン化合物及びその塩(例えば、イミダゾール、2−メチルイミダゾール、2−エチルイミダゾール、2−エチル−4−メチルイミダゾール、2−フェニルイミダゾール、4−フェニルイミダゾール、1−シアノエチル−2−フェニルイミダゾール、1−(2−シアノエチル)−2−エチル−4−メチルイミダゾール等)、リン化合物(例えば、トリフェニルホスフィン等)、グアナミン化合物(例えば、メラミン、グアナミン、アセトグアナミン、ベンゾグアナミン等)、S−トリアジン誘導体(例えば、2,4−ジアミノ−6−メタクリロイルオキシエチル−S−トリアジン、2−ビニル−2,4−ジアミノ−S−トリアジン、2−ビニル−4,6−ジアミノ−S−トリアジン・イソシアヌル酸付加物、2,4−ジアミノ−6−メタクリロイルオキシエチル−S−トリアジン・イソシアヌル酸付加物等)などを用いることができる。これらは1種単独で使用してもよく、2種以上を併用してもよい。前記硬化促進剤の含有量としては、熱硬化性樹脂全量に対し、0.01〜15重量%が好ましい。
(その他の添加剤成分)
本発明の着色組成物には、組成物の経時粘度を安定化させるために貯蔵安定剤を含有させることができる。また、透明基板との密着性を高めるためにシランカップリング剤等の密着向上剤を含有させることもできる。
貯蔵安定剤としては、例えば、ベンジルトリメチルクロライド、ジエチルヒドロキシアミンなどの4級アンモニウムクロライド、乳酸、シュウ酸などの有機酸及びそのメチルエーテル、t−ブチルピロカテコール、テトラエチルホスフィン、テトラフェニルフォスフィンなどの有機ホスフィン、亜リン酸塩等が挙げられる。貯蔵安定剤は、着色組成物中の着色剤100重量部に対して、0.1〜10重量部の量で用いることができる。
密着向上剤としては、ビニルトリス(β−メトキシエトキシ)シラン、ビニルエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン等のビニルシラン類、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等の(メタ)アクリルシラン類、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチルトリメトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリエトキシシラン、β−(3,4−エポキシシクロヘキシル)メチルトリエトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリエトキシシラン等のエポキシシラン類、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、N−β(アミノエチル)γ−アミノプロピルメチルジエトキシシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−フェニル−γ−アミノプロピルトリエトキシシラン等のアミノシラン類、γ−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、γ−メルカプトプロピルトリエトキシシラン等のチオシラン類等のシランカップリング剤が挙げられる。密着向上剤は、着色組成物中の着色剤100重量部に対して、0.01〜10重量部、好ましくは0.05〜5重量部の量で用いることができる。
(粗大粒子の除去)
本発明の着色組成物は、遠心分離、焼結フィルタ、メンブレンフィルタ等の手段にて、5μm以上の粗大粒子、好ましくは1μm以上の粗大粒子、さらに好ましくは0.5μm以上の粗大粒子及び混入した塵の除去を行うことが好ましい。このように着色組成物は、実質的に0.5μm以上の粒子を含まないことが好ましい。より好ましくは0.3μm以下であることが好ましい。
(カラーフィルタ)
次に、本発明のカラーフィルタについて説明する。本発明のカラーフィルタは、少なくとも1つの赤色フィルタセグメント、少なくとも1つの緑色フィルタセグメント、及び少なくとも1つの青色フィルタセグメントを備えるカラーフィルタであって、少なくとも1つの緑色フィルタセグメントが、本発明カラーフィルタ用着色組成物を用いて形成されてなるものである。
赤色フィルタセグメントは、赤色顔料と顔料担体を含む通常の赤色着色組成物を用いて形成することができる。赤色着色組成物には、例えばC.I.ピグメント レッド 7、14、41、48:1、48:2、48:3、48:4、57:1、81、81:1、81:2、81:3、81:4、122、146、168、169、177、178、184、185、187、200、202、208、210、242、246、254、255、264、270、272、273、274,276、277、278、279、280、281、282、283、284、285、286、又は287等の赤色顔料が用いられる。
また赤色着色組成物には、C.I.ピグメント オレンジ 43、71、又は73等の橙色顔料及び/またはC.I.ピグメント イエロー 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、又は214等の黄色顔料を併用することができる。
青色フィルタセグメントは、青色顔料と顔料担体を含む通常の青色着色組成物を用いて形成することができる。青色着色組成物には、例えばC.I.ピグメントブルー1、1:2、9、14、15、15:1、15:2、15:3、15:4、15:6、16、17、19、25、27、28、29、33、35、36、56、56:1、60、61、61:1、62、63、66、67、68、71、72、73、74、75、76、78、79等の青色顔料が用いられる。
また青色着色組成物には、C.I.ピグメントバイオレット1、1:1、2、2:2、3、3:1、3:3、5、5:1、14、15、16、19、23、25、27、29、31、32、37、39、42、44、47、49、50等の紫色顔料を併用することができる。
(カラーフィルタの製造方法)
本発明のカラーフィルタは、印刷法またはフォトリソグラフィー法により、製造することができる。
印刷法によるフィルタセグメントの形成は、印刷インキとして調製した着色組成物の印刷と乾燥を繰り返すだけでパターン化ができるため、カラーフィルタの製造法としては、低コストで量産性に優れている。さらに、印刷技術の発展により高い寸法精度及び平滑度を有する微細パターンの印刷を行うことができる。印刷を行うためには、印刷の版上にて、あるいはブランケット上にてインキが乾燥、固化しないような組成とすることが好ましい。また、印刷機上でのインキの流動性の制御も重要であり、分散剤や体質顔料によるインキ粘度の調整を行うこともできる。
フォトリソグラフィー法によりフィルタセグメントを形成する場合は、上記溶剤現像型あるいはアルカリ現像型着色レジストとして調製した着色組成物を、透明基板上に、スプレーコートやスピンコート、スリットコート、ロールコート等の塗布方法により、乾燥膜厚が0.2〜5μmとなるように塗布する。必要により乾燥された膜には、この膜と接触あるいは非接触状態で設けられた所定のパターンを有するマスクを通して紫外線露光を行う。その後、溶剤またはアルカリ現像液に浸漬するかもしくはスプレーなどにより現像液を噴霧して未硬化部を除去して所望のパターンを形成したのち、同様の操作を他色について繰り返してカラーフィルタを製造することができる。さらに、着色レジストの重合を促進するため、必要に応じて加熱を施すこともできる。フォトリソグラフィー法によれば、上記印刷法より精度の高いカラーフィルタが製造できる。
現像に際しては、アルカリ現像液として炭酸ナトリウム、水酸化ナトリウム等の水溶液が使用され、ジメチルベンジルアミン、トリエタノールアミン等の有機アルカリを用いることもできる。また、現像液には、消泡剤や界面活性剤を添加することもできる。
なお、紫外線露光感度を上げるために、上記着色レジストを塗布乾燥後、水溶性あるいはアルカリ水溶性樹脂、例えばポリビニルアルコールや水溶性アクリル樹脂等を塗布乾燥し酸素による重合阻害を防止する膜を形成した後、紫外線露光を行うこともできる。
本発明のカラーフィルタは、上記方法の他に電着法、転写法などにより製造することができるが、本発明の着色組成物はいずれの方法にも用いることができる。なお、電着法は、基板上に形成した透明導電膜を利用して、コロイド粒子の電気泳動により各色フィルタセグメントを透明導電膜の上に電着形成することでカラーフィルタを製造する方法である。また、転写法は剥離性の転写ベースシートの表面に、あらかじめフィルタセグメントを形成しておき、このフィルタセグメントを所望の基板に転写させる方法である。
以下に、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれによって限定されるものではない。なお、特にことわりがない限り、「部」とは「重量部」を意味する。
まず、実施例及び比較例に用いたアクリル樹脂溶液、樹脂型分散剤溶液の調製から説明する。
(アクリル樹脂溶液の調製)
セパラブル4口フラスコに温度計、冷却管、窒素ガス導入管、撹拌装置を取り付けた反応容器にシクロヘキサノン70.0部を仕込み、80℃に昇温し、反応容器内を窒素置換した後、滴下管よりn−ブチルメタクリレート13.3部、2−ヒドロキシエチルメタクリレート4.6部、メタクリル酸4.3部、パラクミルフェノールエチレンオキサイド変性アクリレート(東亞合成株式会社製「アロニックスM110」)7.4部、2,2’−アゾビスイソブチロニトリル0.4部の混合物を2時間かけて滴下した。滴下終了後、更に3時間反応を継続し、重量平均分子量26000のアクリル樹脂の溶液を得た。室温まで冷却した後、樹脂溶液約2gをサンプリングして180℃、20分加熱乾燥して不揮発分を測定し、先に合成した樹脂溶液に不揮発分が20重量%になるようにメトキシプロピルアセテートを添加してアクリル樹脂溶液を調製した。
ここで、アクリル樹脂の重合平均分子量(Mw)は、TSKgelカラム(東ソー社製)を用い、RI検出器を装備したGPC(東ソー社製、HLC−8120GPC)で、展開溶媒にTHFを用いて測定したポリスチレン換算の重量平均分子量(Mw)である。
(樹脂型分散剤1の合成とその溶液の調整)
上記合成例1と同様の方法でメチルエチルケトン70部、n−ブチルアクリレート66.0部、スパルテイン2.8部、ブロモイソ酪酸エチル1.9部を仕込み、塩化第一銅1.4部を投入して重合を開始した。3時間重合後、N、N−ジメチルアミノエチルメタクリレート34.0部、及びMEK30.0部を添加し、更に、2時間重合を行った。この後、上記合成例1と同様の重合触媒の残渣を取り除き操作をして不揮発分が40重量%の樹脂型分散剤1(Mn=9800、Mw=12000、アミン価190mgKOH/g)の溶液を得た。
(樹脂型分散剤2の合成とその溶液の調整)
上記合成例1と同様の方法でメチルエチルケトン70部、n−ブチルアクリレート66.0部、スパルテイン2.8部、ブロモイソ酪酸エチル1.9部を仕込み、塩化第一銅1.4部を投入して重合を開始した。3時間重合後、N、N−ジメチルアミノエチルメタクリレート34.0部、及びMEK30.0部を添加し、更に、2時間重合を行った。この後、上記合成例1と同様の重合触媒の残渣を取り除き操作をして不揮発分が40重量%の樹脂型分散剤2(Mn=9800、Mw=12000、アミン価200mgKOH/g)の溶液を得た。
<樹脂型分散剤溶液の調整>
樹脂型分散剤(チバ・ジャパン社製「EFKA4300」「EFKA4330」)、(日本ルーブリゾール社製「SOLSPERSE―56000」)をプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテートで希釈し、固形分30%の樹脂型分散剤溶液を調整した。
次に実施例及び比較例に用いた色素誘導体の合成について説明する。
(スルホン化色素誘導体のアルミニウム塩の合成)
キノフタロン系黄色顔料C.I.ピグメント イエロー138(BASF社製「パリオ
トールイエロー K0960−HD」)30部を101%硫酸300部中に溶解し、70℃にて8時間攪拌し、スルホン化反応を行った。反応の終点は、硫酸溶液の分光スペクトルを測定し、スペクトルの変化が見られなくなる点とした。次いで、この反応溶液を氷水3000部中に注入し、析出するスルホン化色素誘導体を濾別、水洗してスルホン化色素誘導体のペーストを得た。
得られたスルホン化色素誘導体について、LC−MASS分析を行った。HPLC(カラム:東ソー社製「ODS−100S」)にて、面積比80%を占める主ピークの分子量は、
MW=774(エレクトロンスプレー方式、マイナスモード)であり、C.I.ピグメン
ト イエロー138のモノスルホン化誘導体の分子量と一致した。また、1H−NMRに
より、下記構造のスルホン化色素誘導体であると同定された。
得られたスルホン化色素誘導体のペーストを、水10000部に再分散した(pH2.5)。次いで、水酸化ナトリウム水溶液でpH11に調整して溶解し、赤い溶液とした。この溶液に、硫酸アルミニウム水溶液(液体硫酸バンド)278部を徐々に添加した。滴下した箇所から析出物が次々に現れ、添加と共にpHが低下、添加終了時にはpH3.6。ブリードは見られなかった。この析出物を含むスラリーを濾別、水洗して、C.I.ピグメント イエロー138のスルホン化誘導体のアルミニウム塩を得た。乾燥後の収量は334部、収率は99%であった。得られたスルホン化色素誘導体のアルミニウム塩は、下記の構造であると推測される。

(スルホン化色素誘導体のアンモニウム塩の合成)
キノフタロン系黄色顔料C.I.ピグメント イエロー138(BASF社製「パリオトールイエロー K0960−HD」)6gを攪拌しながら15℃の発煙硫酸(25%SO3)78g中に投入した。3時間攪拌した後、氷150g上に加えた。30分間放置後、生じた懸濁液を濾過し、得られた生成物を30mlの水で水洗した。水200ml中へ前記生成物を投入し、アンモニア水溶液で中和(pHが7になるまでアンモニア水溶液を添加)した。塩化アンモニウム45gを添加して80℃で30分間攪拌し、析出した沈殿物を60℃で濾過した。得られたウェット結晶を水で洗浄した後、80℃で乾燥し、10gのC.I.ピグメント イエロー138のスルホン化誘導体のアンモニウム塩を得た。得られたスルホン化色素誘導体のアンモニウム塩は、下記の構造であると推測される。
(着色組成物1の作製)
下記の混合物を均一になるように攪拌混合した後、直径0.5mmのジルコニアビーズを用いて、アイガーミル(アイガージャパン社製「ミニモデルM−250 MKII」)で5時間分散した後、5.0μmのフィルタで濾過し着色組成物1を作製した。
ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料 : 9.50部
スルホン化色素誘導体のアルミニウム塩 : 0.50部
先に調整したアクリル樹脂溶液 : 26.67部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMAC): 56.67部
樹脂型分散剤(EFKA4330) : 6.66部
(着色組成物2〜5の作製)
以下、樹脂型分散剤溶液を表1に示す分散剤溶液に置き換えた以外は、着色組成物3と同様にして、着色組成物2〜5を作製した。
(着色組成物6〜9の作製)
ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料、スルホン化色素誘導体のアルミニウム塩の量を表2に置き換えた以外は、着色組成物3と同様にして、着色組成物6〜9を作製した。
(着色組成物10の作製)
スルホン化色素誘導体のアルミニウム塩をスルホン化色素誘導体のアンモニウム塩に置き換えた以外は、着色組成物3と同様にして、着色組成物10を作製した。
(着色組成物11の作製)
下記の混合物を均一になるように攪拌混合した後、直径0.5mmのジルコニアビーズを用いて、アイガーミル(アイガージャパン社製「ミニモデルM−250 MKII」)で5時間分散した後、5.0μmのフィルタで濾過し着色組成物11を作製した。
ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料 :4.00部
キノフタロン系黄色顔料C.I.Pigment Yellow138(BASF社製
「パリオトールイエロー K0960−HD」) :5.50部
スルホン化色素誘導体のアルミニウム塩 :0.50部
先に調整したアクリル樹脂溶液 :26.67部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMAC) :56.67部
樹脂型分散剤(EFKA4300) : 6.66部
(着色組成物12〜14の作製)
以下、表3に示す緑色顔料、黄色顔料、色素誘導体の組成比に変更した以外は、着色組成物11と同様にして、着色組成物12〜14を作製した。
(着色組成物15の作製)
下記の混合物を均一になるように攪拌混合した後、直径0.5mmのジルコニアビーズを用いて、アイガーミル(アイガージャパン社製「ミニモデルM−250 MKII」)で5時間分散した後、5.0μmのフィルタで濾過し着色組成物17を作製した。

ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料 :7.00部
キノフタロン系黄色顔料C.I.Pigment Yellow138(BASF社製
「パリオトールイエロー K0960−HD」) :2.40部
金属錯体系黄色顔料C.I.Pigment Yellow150(ランクセス社製
「E4GN」) :0.10部
スルホン化色素誘導体のアルミニウム塩 :0.50部
先に調整したアクリル樹脂溶液 :26.67部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMAC) :56.67部
樹脂型分散剤(EFKA4300) :6.66部
(着色組成物16〜18の作製)
以下、表4に示す緑色顔料、黄色顔料、色素誘導体の組成比に変更した以外は、着色組成物15と同様にして、着色組成物16〜18を作製した。
(着色組成物19の作製)
下記の混合物を均一になるように攪拌混合した後、直径0.5mmのジルコニアビーズを用いて、アイガーミル(アイガージャパン社製「ミニモデルM−250 MKII」)で5時間分散した後、5.0μmのフィルタで濾過し着色組成物19を作製した。

ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料 :7.00部
金属錯体系黄色顔料C.I.Pigment Yellow150(ランクセス社製
「E4GN」) :2.50部
スルホン化色素誘導体のアルミニウム塩 :0.5部
先に調整したアクリル樹脂溶液 : 26.67部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMAC): 56.67部
樹脂型分散剤(EFKA4300) : 6.66部
(着色組成物20の作製)
下記の混合物を均一になるように攪拌混合した後、直径0.5mmのジルコニアビーズを用いて、アイガーミル(アイガージャパン社製「ミニモデルM−250 MKII」)で5時間分散した後、5.0μmのフィルタで濾過し着色組成物20を作製した。

ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料 :7.00部
フタロシアニン系緑色顔料C.I.Pigment Green36(東洋インキ製造社製「リオノールグリーン 6YK」) :2.50部
スルホン化色素誘導体のアルミニウム塩 :0.5部
先に調整したアクリル樹脂溶液 : 26.67部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMAC): 56.67部
樹脂型分散剤(EFKA4300) : 6.66部
(着色組成物21の作製)
下記の混合物を均一になるように攪拌混合した後、直径0.5mmのジルコニアビーズを用いて、アイガーミル(アイガージャパン社製「ミニモデルM−250 MKII」)で5時間分散した後、5.0μmのフィルタで濾過し着色組成物21を作製した。

ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料 :7.0部
フタロシアニン系緑色顔料C.I.Pigment Green7(東洋インキ製造社製「リオノールグリーン YS−07」) :2.5部
スルホン化色素誘導体のアルミニウム塩 :0.5部
先に調整したアクリル樹脂溶液 :26.67部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMAC):56.67部
樹脂型分散剤(EFKA4300) : 6.66部
(着色組成物22の作製)
下記の混合物を均一になるように攪拌混合した後、直径0.5mmのジルコニアビーズを用いて、アイガーミル(アイガージャパン社製「ミニモデルM−250 MKII」)で5時間分散した後、5.0μmのフィルタで濾過し着色組成物22を作製した。

ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料 :6.50部
フタロシアニン系緑色顔料C.I.Pigment Green36(東洋インキ製造社製「リオノールグリーン 6YK」) :1.50部
フタロシアニン系緑色顔料C.I.Pigment Green7(東洋インキ製造社製「リオノールグリーンYS−07」) :1.50部
スルホン化色素誘導体のアルミニウム塩 :0.50部
先に調整したアクリル樹脂溶液 :26.67部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMAC):56.67部
樹脂型分散剤(EFKA4300) : 6.66部
(着色組成物23の作製)
下記の混合物を均一になるように攪拌混合した後、直径0.5mmのジルコニアビーズを用いて、アイガーミル(アイガージャパン社製「ミニモデルM−250 MKII」)で5時間分散した後、5.0μmのフィルタで濾過し着色組成物1を作製した。

ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料 :10.00部
先に調整したアクリル樹脂溶液 :26.67部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMAC):56.67部
樹脂型分散剤(EFKA4300) : 6.66部
(着色組成物24の作製)
下記の混合物を均一になるように攪拌混合した後、直径0.5mmのジルコニアビーズを用いて、アイガーミル(アイガージャパン社製「ミニモデルM−250 MKII」)で5時間分散した後、5.0μmのフィルタで濾過し着色組成物1を作製した。

ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料 :7.00部
金属錯体系黄色顔料C.I.Pigment Yellow150(ランクセス社製
「E4GN」) :3.00部
先に調整したアクリル樹脂溶液 :26.67部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMAC):56.67部
樹脂型分散剤(EFKA4300) : 6.66部
(着色組成物25の作製)
下記の混合物を均一になるように攪拌混合した後、直径0.5mmのジルコニアビーズを用いて、アイガーミル(アイガージャパン社製「ミニモデルM−250 MKII」)で5時間分散した後、5.0μmのフィルタで濾過し着色組成物1を作製した。

ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料 :7.00部
キノフタロン系黄色顔料C.I.Pigment Yellow138(BASF社製
「パリオトールイエロー K0960−HD」) :3.00部
先に調整したアクリル樹脂溶液 :26.67部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMAC):56.67部
樹脂型分散剤(EFKA4300) : 6.66部
(着色組成物26の作製)
下記の混合物を均一になるように攪拌混合した後、直径0.5mmのジルコニアビーズを用いて、アイガーミル(アイガージャパン社製「ミニモデルM−250 MKII」)で5時間分散した後、5.0μmのフィルタで濾過し着色組成物1を作製した。

ハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料 :7.00部
金属錯体系黄色顔料C.I.Pigment Yellow150(ランクセス社製
「E4GN」) :1.50部
キノフタロン系黄色顔料C.I.Pigment Yellow138(BASF社製
「パリオトールイエロー K0960−HD」) :1.50部
先に調整したアクリル樹脂溶液 :26.67部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMAC):56.67部
樹脂型分散剤(EFKA4300) : 6.66部
上記のようにして得られた着色組成物の主な組成を表5にまとめた。
(レジスト材1の調整)
下記の混合物を均一になるように攪拌混合した後、1.0μmのフィルタで濾過して、アルカリ現像型レジスト材1を得た。
着色組成物1 :70.0部
先に調製したアクリル樹脂溶液 :11.0部
トリメチロールプロパントリアクリレート : 4.2部
(新中村化学社製「NKエステルATMPT」)
光重合開始剤(チバ・ジャパン社製「イルガキュアー907」 ) : 1.2部
増感剤(保土ヶ谷化学社製「EAB−F」) : 0.4部
プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMAC):23.2部
(レジスト材2〜26の調整)
以下、着色組成物1を、着色組成物2〜26に変えた以外は、レジスト材1と同様にしてアルカリ現像型レジスト材2〜26を得た。
[実施例1〜22及び比較例1〜4:着色組成物、レジスト材の評価]
得られたレジスト材1〜26、着色組成物1〜26のコントラスト比(CR)、経時コントラスト比(CR)変化率、PB前後のコントラスト比の変化率、色特性(明度)、粘度、経時増粘率、経時コントラスト比変化率を下記の方法で行った。
ただし、実施例10は参考例である。
(コントラスト比)
各カラーフィルタ用着色組成物を10cm×10cmのガラス基板上にスピンコーターで塗工し、70℃のオーブン内に15分間静置、余剰の溶剤を除去乾燥させ、約2.0μmの厚さのカラーフィルタ用着色組成物が塗布されたガラス基板を作成し、下記の方法でコントラスト比を測定した。
カラーフィルタ用着色組成物塗布基板を2枚の偏光板の間に挟み、一方の偏光板側から液晶ディスプレー用バックライトユニットを用いて光を照射する。バックライトユニットから出た光は、1枚目の偏光板を通過して偏光され、ついでカラーフィルタ用着色組成物塗布基板を通過し、2枚目の偏光板に到達する。1枚目の偏光板と2枚目の偏光板の偏光面が平行であれば、光は1枚目の偏光板を透過するが、偏光面が直行している場合には光は2枚目の偏光板により遮断される。しかし、1枚目の偏光板によって偏光された光が、カラーフィルタ用着色組成物塗布基板を通過するときに、顔料粒子による散乱等が起こり偏光面の一部にずれを生じると、偏光板が平行のときは2枚目の偏光板を透過する光量が減り、偏光板が直行のときは2枚目の偏光板を光の一部が透過する。この透過光の輝度を偏光板上の輝度計にて測定し、偏光板が平行のときの輝度と直行のときの輝度との比をコントラスト比とする。
コントラスト比=(平行のときの輝度)/(直行のときの輝度)
(PB前後のコントラスト比変化率)
上記コントラスト比の測定方法に記載の、ガラス基板をさらに250℃のオーブン内に1時間静置し(PB処理)、コントラスト比を測定し、下式よりPB前後のコントラスト比変化率を算出した。このPB前後のコントラスト比変化率が90%以上であれば、実用上問題ない。さらに好ましくは95%以上である。PB前後のコントラスト比変化率が90%未満であると、PB後のコントラスト比が極端に低くなり、昨今の高コントラスト比化の要求に応えることができないため好ましくない。
PB前後のコントラスト比変化率=(PB後のコントラスト比)/(PB前のコントラスト比)×100(%)
カラーフィルタ用着色組成物塗布膜中の顔料により散乱が起こると、平行のときの輝度が低下し、かつ直行のときの輝度が増加するため、コントラスト比が低くなる。
なお、輝度計は株式会社トプコン社製「色彩輝度計BM−5A」、偏光板はサンリツ社製「偏光フィルムLLC2−92−18」を用いた。なお、測定に際しては、不要光を遮断するために、測定部分に1cm角の孔を開けた黒色のマスクを当てた。
(経時コントラスト比変化率)
カラーフィルタ用着色組成物の調整当日に測定した初期コントラスト比と、調整当日から数えて7日間40℃で静置したものについて、測定した経時コントラスト比から、経時コントラスト比変化率を算出した。経時コントラスト比変化率は90%以上であれば実用上問題ない範囲であるが、さらに好ましくは95%以上である。また、経時コントラスト比変化率が90%未満であると、ライフの短い着色組成物となってしまうため好ましくない。
経時コントラスト比変化率=経時コントラスト比/初期コントラスト比×100(%)
(明度)
得られたカラーフィルタ用顔料分散体、カラーフィルタ用着色組成物をスピンコーターを用いて、回転数を変えて乾燥膜厚がCIE表色系のおける色度yが0.62、0.6、0.58となるように3点の塗布基板を作製した。塗布後80℃で30分、熱風オーブンで乾燥したのち、それぞれ膜厚及びコントラスト比を測定し、3点のデータから色度yが0.6における明度を一次相関法で求めた。色度は顕微分光光度計(オリンパス光学社製「OSP−SP100」)を用いて行った。
(塗膜耐熱性試験の方法)
透明基板上に乾燥塗膜が約2.5μmとなるようにレジスト材を塗布し、所定のパターンを有するマスクを通して紫外線露光を行った後、スプレーによりアルカリ現像液を噴霧して未硬化部を除去して所望のパターンを形成した。その後、オーブンで230℃1時間加熱、放冷後、得られた塗膜のC光源での色差1(L*(1),a*(1),b*(1))を顕微分光光度計(オリンパス光学社製「OSP−SP200」)を用いて測定した。さらにその後、耐熱試験としてオーブンで250℃1時間加熱し、C光源での色差2(L*(2),a*(2),b*(2))を測定した。
測定した色差値を用いて、下記計算式により、色差変化率ΔEab*を算出し、塗膜の耐熱性を下記の4段階で評価した。
ΔEab* = √((L*(2)- L*(1))2+ (a*(2)- a*(1)) 2+( b*(2)- b*(1)) 2)
◎:ΔEab*が1.5未満
○:ΔEab*が1.5以上、3.0未満
△:ΔEab*が3.0以上、5.0未満
×:ΔEab*が5.0以上
コントラスト比(CR)、経時コントラスト比(CR)変化率、PB前後のコントラスト
比の変化率、色特性(明度)、粘度、経時増粘率、経時コントラスト比変化率の結果を表
6、表7に示す。
実施例3と比較例1、実施例19と比較例2、実施例13と比較例3、実施例22と比較例4を比較すると、実施例では一般式(4)で示される色素誘導体の金属塩を含むため、経時コントラスト比変化率が90%以上であり、経時増粘率が120%以下となり良好であったが、比較例では色素誘導体の金属塩を含まないためコントラスト比、初期粘度、PB前後のコントラスト比変化率、経時増粘率、耐熱性が劣る着色組成物となった。実施例3と実施例10を比較すると、実施例3は色素誘導体の金属塩の金属イオンがアルミニウムイオンであるため、また、実施例2〜4では用いた樹脂型分散剤のアミン価が35〜195の範囲内であるため、初期粘度、経時増粘率、経時コントラスト比変化率がさらに好ましい。実施例3、6〜9を比較すると、色素誘導体量が3〜35%の範囲内にある時、粘度、経時増粘率の点でさらに好ましい。実施例11〜14を比較すると、色素誘導体を含む全顔料成分中の緑色顔料分が45%以上にあるものは初期粘度、経時増粘率、経時コントラスト比変化率がより良好であるため好ましい。

Claims (7)

  1. 少なくとも透明樹脂、その前駆体またはそれらの混合物からなる着色剤担体、着色剤(A)、及び分散剤(B)を含有するカラーフィルタ用着色組成物において、該着色剤(A)が下記一般式(1)で示されるハロゲン化亜鉛フタロシアニン顔料を含み、かつ該分散剤(B)が下記一般式(2)で示される色素誘導体の金属塩と、アミン価15〜200mgKOH/gの塩基性の樹脂型分散剤とを含み、さらに
    樹脂型分散剤の含有量が、顔料100重量部に対し、0.1〜55重量部である
    ことを特徴とするカラーフィルタ用着色組成物。
    一般式(1):
    (R9からR24はそれぞれ独立に水素原子もしくはハロゲン原子である。)
    一般式(2):
    [P−(SO)n]m M
    (Pは有機顔料母体骨格残基を表し、Mはアルカリ金属を除く金属イオン。nは1から13の整数で、mとxは一般式(3)を満たす整数。)
    一般式(3):
    n×m=イオンMの価数×x
  2. 一般式(2)で示される色素誘導体の金属塩の含有量が、着色剤(A)100重量部に対して、0.5重量部以上40重量部以下であることを特徴とする請求項1に記載のカラーフィルタ用着色組成物。
  3. 着色剤(A)が、さらにC.I.ピグメント イエロー 150を含むことを特徴とする請求項1または2に記載のカラーフィルタ用着色組成物。
  4. 着色剤(A)が、さらにC.I.ピグメント イエロー 138を含むことを特徴とする請求項3に記載のカラーフィルタ用着色組成物。
  5. 分散剤(B)が下記一般式(4)で示される色素誘導体の金属塩を含むことを特徴とする請求項1から4いずれかに記載のカラーフィルタ用着色組成物。
    一般式(4):
    (Mはアルカリ金属を除く金属イオン。nは1から13の整数で、mとxは一般式(3)を満たす整数。R1からR8はそれぞれ独立に水素原子、ハロゲン原子、もしくはスルホン酸基である。)
  6. 色素誘導体の金属塩の金属イオンが、アルミニウムイオンであることを特徴とする請求項5に記載のカラーフィルタ用着色組成物。
  7. 少なくとも1つの赤色フィルタセグメント、少なくとも1つの緑色フィルタセグメント及び少なくとも1つの青色フィルタセグメントを備えるカラーフィルタにおいて、少なくとも1つの緑色フィルタセグメントが、請求項1〜6いずれかに記載のカラーフィルタ用着色組成物により形成されてなるカラーフィルタ。
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